極光蔓延之處

英仙座流星雨，一如既往地以其豐富的流星數(shù)量和明亮的光芒吸引著眾人的目光。然而，2024年8月12日夜晚的流星雨因一個非凡的背景而更加引人注目——太陽活動進(jìn)入其11年周期的高峰期。強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴不僅給地球帶來了激烈的地磁擾動，還引發(fā)了一場前所未見的極光盛宴。

不常見的粉色極光

極光，本是地球高緯度地區(qū)的常客，通常在寒冷的北方夜空中綻放。然而，當(dāng)強(qiáng)烈的太陽風(fēng)以極高的速度沖擊地球磁場時，它們的影響力會不局限于北極圈，甚至蔓延到了南方的遼闊大地。四川黃龍景區(qū)的天文愛好者在拍攝流星雨時，竟意外地將粉色極光留在了取景框內(nèi)，這是長江流域?qū)Ψ凵珮O光影像的首次記錄。

極光的產(chǎn)生始于太陽風(fēng)，也就是由太陽釋放的高速帶電粒子流。當(dāng)太陽風(fēng)到達(dá)地球時，會與地球磁層發(fā)生相互作用。地球的磁場如同一個保護(hù)罩，通常能夠偏轉(zhuǎn)大部分太陽風(fēng)粒子，保護(hù)地球免受其侵害。然而，一部分太陽風(fēng)粒子會通過地球磁場的“開放”部分進(jìn)入地球磁層。

當(dāng)這些帶電粒子（主要是電子和質(zhì)子）進(jìn)入地球磁層時，它們會沿著磁場線加速并向地球兩極運動。粒子在運動過程中會進(jìn)入地球大氣層的上層，與大氣中的原子和分子發(fā)生碰撞，導(dǎo)致它們被電離或激發(fā)。激發(fā)態(tài)的原子和分子在回到基態(tài)時，會釋放出光子，形成我們在夜空中看到的極光。

不同高度的大氣層中的不同類型的粒子，會產(chǎn)生不同顏色的極光。例如，當(dāng)電子與大氣中的氧原子碰撞時，氧原子會發(fā)出綠色或紅色的光；氮分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，會發(fā)出藍(lán)色、紫色或紅色的光。這些不同顏色的極光常常交織在一起，形成絢麗多彩的光幕。

周期性“發(fā)火”的太陽

太陽并不是一成不變的，大約每11年是一個太陽活動周期。這個周期主要由太陽的磁場變化驅(qū)動，并通過太陽表面黑子數(shù)量的多少來表示。

太陽活動周期的一個顯著特征是太陽磁場的翻轉(zhuǎn)。大約每11年，太陽的南、北磁極會互換位置。這個過程會對整個太陽系產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，因為太陽風(fēng)與日球?qū)樱词芴栵L(fēng)影響的空間區(qū)域）交互，影響著從太陽內(nèi)部到冥王星之外的廣袤區(qū)域。

太陽黑子是太陽活動周期的一個重要指標(biāo)，它們是太陽表面上較暗且較冷的區(qū)域，因磁場的擾動而產(chǎn)生。隨著太陽周期的變化，太陽黑子的數(shù)量會從最低點逐漸增加，達(dá)到峰值后再逐漸減少。這一循環(huán)與太陽活動的強(qiáng)度直接相關(guān)，黑子數(shù)量的增加通常預(yù)示著太陽活動的增強(qiáng)。

太陽周期的變化不僅影響太陽自身的活動，還對地球和整個太陽系產(chǎn)生了重要影響。當(dāng)太陽處于活動的高峰期時，地球上可能會經(jīng)歷一系列與太陽風(fēng)和日冕物質(zhì)拋射相關(guān)的現(xiàn)象。這些太陽活動可能引發(fā)強(qiáng)烈的地磁風(fēng)暴，干擾地球的電力網(wǎng)、通信系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)。

對于在太空工作的航天員和航天器，太陽活動的增強(qiáng)帶來了更大的風(fēng)險。高能帶電粒子和輻射風(fēng)暴可能危及航天器的正常運行，甚至對航天員的生命安全構(gòu)成威脅。在這些風(fēng)暴期間，國際空間站的航天員可能需要尋求掩護(hù)，所有的太空行走活動也會停止。

此外，太陽活動的增強(qiáng)也為極光的觀測提供了更多機(jī)會。隨著太陽活動進(jìn)入活躍期，更多的極光事件發(fā)生在低緯度地區(qū)，2024年5月發(fā)生的太陽風(fēng)暴更是自2003年以來對地球影響最強(qiáng)的一次太陽風(fēng)暴。南北半球多地都觀測到了閃爍在天邊的極光。

極光閃耀之處，不止地球

地球只不過是太陽系中普通的一員。實際上，極光并不為地球獨有。

木星和土星，這兩顆巨大的氣態(tài)行星，不僅以其龐大的體積聞名，還以其強(qiáng)大的磁場著稱。木星的磁場強(qiáng)度是地球的10倍之多，土星的磁場也毫不遜色。在這些強(qiáng)磁場的加持下，木星和土星的極光成了宇宙中最亮眼的“燈光秀”。

木星的極光尤其復(fù)雜多變。它的極光不僅是由太陽風(fēng)驅(qū)動的，而且受到木衛(wèi)一這顆火山活動異?；钴S的衛(wèi)星的影響。木衛(wèi)一的火山噴發(fā)不斷向太空噴射大量等離子體，這些等離子體被木星的磁場捕獲，沿著磁場線流動，形成了壯觀的極光。這些極光甚至可以被哈勃空間望遠(yuǎn)鏡清晰地看到，仿佛宇宙中的霓虹燈。土星的極光則更接近地球的極光，主要由太陽風(fēng)驅(qū)動。在卡西尼號探測器的鏡頭下，土星的極光呈現(xiàn)出一圈絢麗的光環(huán)，圍繞著行星的南北兩極，像是一頂光芒四射的皇冠。

與木星和土星相比，金星和火星的極光顯得更加神秘。金星沒有磁場，這使得它的極光不再局限于兩極，而是以明亮且彌散的斑點分布在整個行星的夜側(cè)。這些亮點源于太陽風(fēng)粒子與大氣粒子的直接碰撞，但是只有背向太陽的夜側(cè)大氣中的極光能被觀測到。

在火星，極光顯得更為特殊?；鹦堑臉O光并非地球那樣集中在兩極，而是出現(xiàn)在一些磁場異常強(qiáng)烈的地區(qū)。2004年，火星快車號探測器首次在火星南半球的特拉西梅利亞區(qū)域捕捉到了極光的身影。這些極光似乎與火星地表的磁場異常密切相關(guān)，科學(xué)家認(rèn)為這些極光是由于電子沿著火星的地殼磁場線流動并撞擊大氣分子而產(chǎn)生的。這種現(xiàn)象讓火星的極光看起來像是點綴在紅色星球上的星星，閃爍著微弱但神秘的光芒。

不僅是行星，彗星——這些來自太陽系邊緣的冰冷訪客也會在某些條件下展示出極光現(xiàn)象。羅塞塔號探測器在彗星67P上發(fā)現(xiàn)了一種不同尋常的極光。這些極光不是在可見光波段中，而是在遠(yuǎn)紫外線波段中被觀察到的。與地球極光不同，這些極光并不是由磁場引導(dǎo)的電子流引起的，而是由太陽風(fēng)中的高能電子與彗星彗發(fā)中的氣體粒子相互作用所致。由于彗星沒有磁場，這些極光在彗星周圍彌散分布，跟隨著彗星在太陽系中旅行。

在太陽系之外，科學(xué)家推測熱木星等系外行星可能也會產(chǎn)生極光。這些行星的上層大氣可能會因其湍流、對流層天氣而產(chǎn)生電離，從而形成極光。然而，由于距離遙遠(yuǎn)，至今還沒有直接觀測到這些系外行星的極光，。

不過，2015年7月，天文學(xué)家首次在一顆褐矮星上發(fā)現(xiàn)了極光。這種極光主要呈現(xiàn)紅色，比地球上的極光亮了百萬倍。這一發(fā)現(xiàn)令人激動，因為它揭示了可能存在于遙遠(yuǎn)星體上的極光現(xiàn)象?？茖W(xué)家推測，這顆褐矮星的極光可能是由于恒星風(fēng)剝離其表面物質(zhì)，產(chǎn)生自身電子所致，或者是由圍繞褐矮星的未探測天體拋射物質(zhì)引起的。無論哪種情況，這一發(fā)現(xiàn)都為我們揭開了宇宙極光的一角，留下了更多未解之謎等待我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>