不同的气体
映射出不同的颜色
“极光秀”色彩变幻不可方物,天空呈现紫色、绿色、黄色、粉红色,以光帘、光线、螺旋状或闪烁的形式照亮天空。
英国开放大学天文学系主任哈斯韦尔教授11日向英国《地铁报》介绍了极光不同的颜色背后的科学原理。
“绿色来自于地球表面上方约130到400公里的氧气。”她说,“紫色、蓝色和粉红色来自氮,当你看到非常强烈的极光时,有时可以看到猩红色,它来自地球大气层中约290公里的氧气。”
地磁暴:太阳风暴冲向地球
这次地磁暴可能具有历史意义
这场“极光秀”由强烈的地磁暴导致。
太阳风暴中的带电粒子冲击地球磁场,使地球磁场的强度和方向发生急剧不规则变化,称为地磁暴。
美国科学记者杰夫·布鲁姆菲尔描述说:“太阳风暴的源头是太阳表面的一群太阳黑子,这次直径是地球的17倍。这些斑点的磁场纠结在一起,像弹弓一样发射大量带电粒子,这叫做日冕物质抛射,在太阳活动周期的高峰期变得更加常见。”
一次日冕物质抛射过程能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米每秒的高速抛离太阳表面,不仅是巨大质量与速度汇聚成的动能,还携带太阳强大的磁场能,一旦命中地球,就会引发地球磁场方向与大小的变化,即地磁暴。
日冕物质抛射朝地球奔来,通常需要几天才能到达,但一些最强烈的太阳风暴,会在18小时内到达地球。
布鲁姆菲尔说,通常太阳风暴与地球会擦肩而过,但这次,预测有好几波撞击地球。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)5月10日发布了极强地磁暴(G5级)预警。
NOAA将地磁暴从弱到强分为G1(弱)、G2(中等)、G3(强)、G4(严重)及G5(极强)5个级别。NOAA太空天气预报中心主任克林顿·华莱士说:“这次地磁暴将是不同寻常,可能具有历史意义的一次事件。”
极光:地球磁场吸住太阳风暴
在地球的两极跳舞
伴随地磁暴而来的可能有极光现象。极光是太阳风暴和地球磁场相互作用产生的。
当太阳喷发出的带电粒子以非常高的速度撞向地球时,地球的磁场会把它们吸引到南北两极附近的高空,并和大气层中的分子或原子发生碰撞,进而引起的激发和电离现象就是极光。
极光的出现和太阳活动密切相关,太阳活动越剧烈,极光出现的可能性也就越高。在北半球,地磁暴越强,极光发生的范围就会越往南扩。
如何观察、欣赏极光?NOAA空间气象预测中心专家说,位置不同,极光可能并不总是在头顶,要注意地平线。就算看不见极光,也建议用手机拍摄天空,因为可能拍到你肉眼看不到的东西。
第25个太阳周期
2025年将达到峰值
距离NOAA上次发布最高级别的地磁暴预警,时隔11年。
空间天气和地球天气一样,也在平静和活跃间轮转,但周期更长,通常11年为一个轮转周期。太阳活动周是根据日面黑子数的变化规律而确定,又称太阳黑子活动周。
德国药剂师兼业余天文学家塞缪尔·海因里希·施瓦布经过17年不间断观察,于1843年宣布发现了太阳活动周期变化,约11年一周期。他确定太阳活动周期引起地磁场的变化。
瑞士苏黎世天文台台长约翰·鲁道夫·沃尔夫读了施瓦贝的论文,也开始研究太阳黑子,并发现太阳黑子数的平均变化周期为11.1年,短的9年,长的14年。沃尔夫将两个太阳黑子数极小值之间的时间定为一个周期,将1755年至1766年的周期定为第1个太阳活动周。
1859年,英国天文爱好者理查德·卡林顿观测到极端太阳风暴,史称“卡林顿事件”。当年的地磁暴可能是有记录以来最强,在中美洲和夏威夷也出现了极光,还摧毁了欧洲和北美的电报系统。
2020年9月,NOAA和美国宇航局(NASA)的科学家宣布,第25个太阳周期2019年12月开始,预计2024年下半年到2025年上半年达到峰值,此后几年太阳仍保持活跃,到2030年周期结束。