4 月 24 日凌晨，新疆克拉玛依的天空出现了一道道绚丽的红色光带，仿佛有人用巨大的画笔在黑暗中挥洒。这一炫目的场景被摄影师记录下来并供大家欣赏，熟悉的人一眼就看出来，这就是极光。
极光是怎么产生的呢？简单来说，就是太阳风中的带电粒子被地球磁场捕获，沿着磁力线加速运动，最终撞击大气分子，使其激发并发射出不同波长的光。太阳风是太阳表面不断喷发的高温等离子体流，它携带着太阳磁场，向四面八方扩散。当太阳风遇到地球磁场时，就会产生复杂的相互作用，形成一个巨大的磁层结构。在这个结构中，有一个部分叫做磁尾，它是地球磁场被太阳风拉长形成的一个尾巴。在磁尾中，太阳风和电离层的粒子堆积，在磁重联中被释放，加速产生能量粒子，沿着磁力线沉降。这些粒子在地球两极附近与大气分子碰撞，产生不同颜色的光芒。例如，氧原子发出的是绿色或红色的光，氮原子发出的是蓝色或紫色的光。
这就解释了为什么明明极光是太阳风吹来的，但是在黑夜的时候更强。小小的粒子也擅长搞偷袭！当然，这些带电粒子不仅仅是带来了极光，它们还与地球磁场相互作用，导致磁场的剧烈变化，这种现象叫做地磁暴。一般来讲，在地磁暴发生时，极光通常会更加活跃和明显。
显然，作为一种出现在高纬度地区的自然发光现象，极光如果出现在中纬度地区，那就证明太阳活动出现了异常。本次新疆极光便与一次地磁暴爆发密切相关。根据国家空间天气监测预警中心显示，从 4 月 24 日凌晨 2 时到 8 时，发生了 kp 指数为 8 的特大地磁暴。
事实上，由于中国纬度相对较低，而且地球磁极在北美一侧，即使是 kp 为 8 的地磁暴，也很难在中国地区引发极光现象。好巧不巧的是，引发这次地磁暴的日冕物质抛射，是正对着地球而来的。这可真的是有备而来。
极光虽然美丽，但有句歌唱的很好：“最迷人的最危险”。极光爆发的原因是高能带电粒子，大量的高能例子进入地球会造成人造地球卫星通讯的失灵，地面通讯以及电力运输都会受到影响。其中地磁暴对空间卫星的影响最为严重。受这次地磁暴影响，刚刚发射的风云三号 G 星就被迫进行一些调整；2022 年 2 月，“星链”也曾因为遭遇地磁暴损失了 40 颗卫星。对于大部分地面设施来说，一般的地磁暴爆发影响并不严重，但是如果遇到特别严重的地磁暴，仍然会对日常生活造成一些影响，比如 1989 年 3 月加拿大魁北克地区因为地磁暴电力中断长达 9 个小时。
因此，极光不常光顾中国也是一件好事，当中国大部分地区能够看到极光的时候，这对整个地球来说并不是一件好事。比如 1859 年，河北地区都有了极光的记录：“赤气起于西北”，所谓赤气就和这次新疆极光颜色是一样的。这次极光影响的范围不仅仅是延伸到了中国河北，连北纬二十度的夏威夷王国也看到了极光，格林尼治天文台的地磁仪的指针甚至跳出了刻度范围，放到今天说就叫爆表。这一过程称之为“卡灵顿事件”。当年电子设备并不多，如果放在今天，这一规模的地磁暴对地球造成的影响是灾难性的。2012 年 7 月，太阳再度抛射了与卡灵顿事件相当的日冕物质，幸好方向与地球位置有一些偏差，否则玛雅人的预言真的在某种意义上要实现了。
虽然太阳活跃会对地球造成如此多的影响，但我们也不能期盼太阳活动变弱。事实上，太阳活动只要稍微减弱，对人类生活的影响要比太阳活动可能比活跃时候更大。比如著名的“蒙德极小期”，这一时期虽然仍有极光，但是太阳黑子几乎不可见。相对应的是，这一时期全世界冬季天气异常严寒。进一步的研究表明，太阳活动极小值期的温度距平在-0.5℃~-0.4℃。因此，每当太阳活动稍微减弱时，就有担心地球进入小冰期等言论出现。
不过极小期是否真的与地球温度异常有关，目前仍然是个争议的话题。但是太阳周期性活动对地球能量收支、气候变化、季风与天气等方面的影响已经取得了丰硕的成果。我们还是期盼太阳就保持正常的活动，安安静静地照亮地球就好了。
参考文献：
丁一汇.太阳活动对地球气候和天气的影响 [J].气象，2019,45 (03):297-304.
本文来自微信公众号：石头科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：行思
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