基于漠河地區(qū)55 a目測極光特征分析

吳樹森,劉　晶,徐艷華，于　晶，吳月梅，馮顯華（.漠河縣氣象局，黑龍江漠河600；.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱000；.大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達(dá)奇6000；.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾6006；.呼瑪縣氣象局，黑龍江呼瑪600）

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基于漠河地區(qū)55 a目測極光特征分析

吳樹森1,劉晶2,徐艷華3，于晶4，吳月梅5，馮顯華1
（1.漠河縣氣象局，黑龍江漠河165300；2.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱150001；3.大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達(dá)奇165000；4.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾161006；5.呼瑪縣氣象局，黑龍江呼瑪165100）

摘要：極光是一種發(fā)生在地球極地大氣高層的自然現(xiàn)象。通過對漠河等地出現(xiàn)的極光進(jìn)行分析，總結(jié)出北極光出現(xiàn)的一般特征。漠河是我國觀測北極光的最佳地點，并在四季都可以出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計，1956-2010年，我國出現(xiàn)極光共72次，其中漠河出現(xiàn)58次。出現(xiàn)最多的年代為20世紀(jì)80年代共28次，出現(xiàn)最多的年份是1989年共9次。

關(guān)鍵詞：極光;漠河;特征;分析

1　引言

極光是地球周圍的一種大規(guī)模放電的過程。來自太陽的帶電粒子到達(dá)地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當(dāng)它們進(jìn)入極地的高層大氣時，與大氣中的原子和分子碰撞并激發(fā)，產(chǎn)生光芒，形成極光。許多中外科學(xué)家對極光現(xiàn)象做了深入的研究。莊天山在1960年從中國史書和地方志的天文記錄中，整理編成《中國古代極光記錄表》，他提出的關(guān)于中國歷史上“極光記錄“的選擇原則，引起國外有關(guān)天文學(xué)家的不同反響。日本學(xué)者慶松光雄收集公元前7世紀(jì)至10世紀(jì)，包括中、朝、日的極光記錄，編成《極光年表》[1]。張之锜分析了極光的成因機(jī)制、顏色和形狀[2]。項田華等對1988年8月下旬黑河出現(xiàn)的特殊光電現(xiàn)象進(jìn)行個例分析[3]。楊友華等通過對南極中山站夜間極光的觀察及對全天空極光照相資料的分析，揭示了出現(xiàn)極光伴隨著地磁場的擾動特點[4]。吳樹森對中國漠河出現(xiàn)的極光現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出漠河北極光一般特征[5]。在極地，我國北極黃河站建成了極光觀測實驗室，與處于同一條地球磁力線的南極中山站，在南、北兩極對極光進(jìn)行同步觀測和對比。研究極光對于了解地球外層空間結(jié)構(gòu)、掌握空間天氣、減少太陽風(fēng)暴對地球的影響等，都有著重要的意義。同時也為更好地觀測和觀賞北極光提供幫助。

2　極光出現(xiàn)特征分析

2.1出現(xiàn)次數(shù)

我國1956年9月7日在新疆阿爾泰地區(qū)，1956 年10月27日和1957年1月22日在黑龍江呼瑪都出現(xiàn)了極光。1957年3月2日在黑龍江漠河也觀測到了極光[6]。1959年7月15日在我國北部小興安嶺上，看到了一次極為罕見的強(qiáng)大極光[7]。自1979年以后，太陽一直處于活動時期，經(jīng)查找多個氣象臺站的觀測資料和相關(guān)報道，近30 a來，在全國民間發(fā)現(xiàn)極光的傳說廣為流傳，報紙、期刊、電視及網(wǎng)絡(luò)等媒體也多次出現(xiàn)極光的報道，還有外地游客在漠河看到了北極光。本文收集到了我國1956-2010年北極光出現(xiàn)次數(shù)共72次（排除日期不詳和疑似極光），其中：氣象部門有極光觀測記錄共53次，通過地方志、書刊、網(wǎng)絡(luò)和民間等收集到的極光記錄共19次（見表1）。

表1　1956-2010年我國極光出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計

中國出現(xiàn)極光的次數(shù)絕不是幾百次。如果從2000年前以漠河等地統(tǒng)計至今，中國極光出現(xiàn)的次數(shù)要達(dá)千次以上。

2.2極光時空分布

由于極光是夜間出現(xiàn)，因此在日界劃分上采用世界時，以20時為日界，在當(dāng)日無論出現(xiàn)幾次極光均記為1個出現(xiàn)日數(shù)，在20時前后均出現(xiàn)時，按2個出現(xiàn)日數(shù)計算，在跨日界時均為1個日數(shù)，多地在同一天出現(xiàn)，也為1個出現(xiàn)日數(shù)。

從現(xiàn)有氣象觀測數(shù)據(jù)和相關(guān)資料統(tǒng)計分析，出現(xiàn)最多的地方是黑龍江漠河共58次，其他依次為呼瑪8次，齊齊哈爾5次，加格達(dá)奇4次。遼寧建平和新疆阿勒泰各2次。

不是每一年都會出現(xiàn)北極光，55 a中只觀測到31年次，占56%；55 a共出現(xiàn)72次，年平均為1.3次。出現(xiàn)最多的年代為20世紀(jì)80年代共28次，50年代次之共23次，60年代和90年代最少僅4次。出現(xiàn)最多的年份是1989年共9次。

北極光四季都可以出現(xiàn)。極光活動有較明顯的季節(jié)變化，出現(xiàn)最多的季節(jié)是冬季22次，春季次之為19次，秋季為18次，夏季最少為13次。從月份來看，12個月中都出現(xiàn)了北極光，出現(xiàn)最多的月份是4月為11次，9月次之為10次，1月、5月最少各為1次。

漠河一日內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)一般為1-2次，出現(xiàn)次數(shù)最多的一日是1981年10月22-23日（跨日界）出現(xiàn)4次，合計3 h 31 min。開始時間最早的是1983年2 月16日17時31分，該日日落時間是16時56分。結(jié)束時間最晚的是1979年2月22日05時30分，該日日出時間是07時0分。

持續(xù)時間最長的一次是小興安嶺1959年7月15日（北京時）共4 h 37 min（21時58分-02時34分）[7]，其次是加格達(dá)奇1980年12月20日共3 h 15 min（0時0分-03時15分）。持續(xù)時間最短的一次是漠河1984年4月14日，僅4 min（21時34-37分）。

3　太陽黑子與極光出現(xiàn)頻率

極光出現(xiàn)頻率的大小與太陽黑子有密切的關(guān)聯(lián)，當(dāng)太陽黑子活躍時極光出現(xiàn)的次數(shù)就多，范圍就廣，反之就少或沒有出現(xiàn)。在地磁緯度60°-63°的挪威南部觀測發(fā)現(xiàn)，靠近太陽黑子最多年及最少年，極光出現(xiàn)的頻率為5：1。從圖1可以看出，1956-2010年太陽黑子數(shù)呈減少趨勢，遞減率為11.5/10 a，與此對應(yīng)的是我國出現(xiàn)極光的次數(shù)也呈減少趨勢，但遞減率不明顯。

圖1　太陽黑子數(shù)與極光出現(xiàn)年對應(yīng)關(guān)系

在出現(xiàn)極光的31 a中，太陽黑子數(shù)＞100有16 a出現(xiàn)極光，占總次數(shù)52 %；太陽黑子數(shù)在50-100之間有6 a出現(xiàn)極光；太陽黑子數(shù)＜50有9 a出現(xiàn)極光。從太陽黑子周期變化來看，1962-1967年、1972-1977年、1983-1987年、1992-1999年、2002-2010年為低值期，這些年份沒有出現(xiàn)或極少出現(xiàn)極光。在1956-1960年、1969-1970年、1979-1982年、1989-1991年、2000-2001年為太陽黑子＞110的高值期，這些年份都出現(xiàn)了極光。而1967-1968年、1978年、1992年和1999年，太陽黑子數(shù)在90-105之間，卻沒有出現(xiàn)極光的記載，或有其特殊性。

4　影響極光觀測的主要因素

天氣條件對觀測極光有很大的影響。只有在夜間無云或少云、無霧、無風(fēng)，沒有空氣污染能見度極好的情況下才能看到。無論是弱極光區(qū)還是微極光區(qū)，受天氣條件影響，出現(xiàn)極光時有的地方觀測到，有的地方?jīng)]有觀測到。白天因陽光亮度大，極光亮度小，所以白天是看不到極光的。除受太陽活動強(qiáng)度、太陽黑子數(shù)和地磁緯度影響外，漠河極光出現(xiàn)偏少和影響觀測的主要原因如下:

(1)漠河夏季日照時間長，晝長夜短，有效觀測時段少于春秋冬3季；

(2)漠河夏季為雨季，總云量、低云量和霧日數(shù)明顯多于春秋冬3季；

(3)漠河12月、1月份氣溫低于-40℃時會產(chǎn)生冰霧、煙幕，能見度低；受其影響，既使出現(xiàn)極光也難以觀測到；

(4)極光出現(xiàn)持續(xù)時間短、消失快，觀測者有遺漏的可能；

(5)極光較弱，亮級小，或距離遠(yuǎn)，人的目測力無法觀測到；

(6)大興安嶺處于群山之中，高山遮擋不利于觀測；

(7)城市密集的高層建筑、各種燈光也會影響觀測；

(8)極光都是出現(xiàn)在夜間，人們室外活動少或已入睡。

漠河位于中國最北部，其地理位置和地磁緯度決定了漠河是中國欣賞北極光的最佳地方，但不是唯一的地方。雖然在其它微極光區(qū)看到的幾率小，但在太陽活動極大年時也有看到的可能，北方地區(qū)多次觀測到了北極光，就是很好的證明。

漠河不是經(jīng)常出現(xiàn)北極光，也不會定期出現(xiàn)。很多人由于對天文及極光現(xiàn)象缺乏了解，在觀測北極光時很容易造成誤判。極光活動僅和地磁活動有關(guān)，而地磁活動又和太陽活動有關(guān)，太陽發(fā)生活動是沒有特定日期的，因此，極光不會定期來訪。

漠河夏至這一天并沒有極晝現(xiàn)象，只是這一天夜長最短。漠河緯度為52°58′N，而只有在極地≥66° 33′N地方才會出現(xiàn)永晝和永夜。通過天文時刻公式計算，得出漠河夏至之日天黑時刻為21時16分，天亮?xí)r刻為02時25分，夜長為5 h9 min，具備了觀測極光的時間條件。雖然夏至前后晝長夜短，有效觀測時段少于其他月份，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在夏至之夜（1971年）確實有人看到了北極光，1982年6月19日和1989年6月23日都有極光觀測記錄，這足以證明漠河夏至前后是可以看到北極光的。

5　小結(jié)

(1)極光是一種天文現(xiàn)象，它的形成條件是太陽風(fēng)、磁場和大氣。極光出現(xiàn)頻率的大小與太陽黑子有密切的關(guān)聯(lián)。

(2)北極光在四季、每個月都可以出現(xiàn)。漠河是中國最佳觀測極光的地方，1956-2010年，我國出現(xiàn)極光共72次，受天氣條件等因素的影響，出現(xiàn)極光的次數(shù)要多于實際觀測到的次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[2]張之锜.極光的色彩、形狀與成因機(jī)制[J].氣象. 1983,9(5):31-32.

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[4]楊友華,湯克云,袁亞萍等.南極中山站夜間極光特點[J].地球物理學(xué)報,1999,42(6):863-866.

[5]吳樹森,張春梅.漠河極光現(xiàn)象特征分析[J].黑龍江氣象,2006,23(3): 44-45.

[6]成都?xì)庀髮W(xué)院.氣象學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社. 1979,255-257.

[7]李報國,曾強(qiáng)吾.奇異的天氣現(xiàn)象[M].北京:氣象出版社,1983,16-19.

第一作者簡介：吳樹森（1963-），男，四川省劍閣縣人，中央廣播電視大學(xué)，本科生，工程師.

收稿日期：2016－1－1

文章編號：1002－252X(2016)01－0040－03