去年底，“北京极光”话题一度登上热搜。2023年12月1日当晚，北京市怀柔区、门头沟区等地有天文爱好者拍摄到极光现象，这是北京史上第二次极光影像记录，也是有摄影技术以来北京第一次大范围记录到极光现象。其实，不仅是北京，太阳风暴导致的地磁暴活动也曾给其他地区带去大范围极光，黑龙江北部、内蒙古呼伦贝尔等多地都有记录。

绚烂背后是太阳活动导致的地磁暴

在中国古代，极光被视为一种吉利的天象。后来，人们在探索中提出了极光形成的多种原因：有人认为极光是地球外面燃起的大火，因为极地临近地球边缘，所以能看到这种火；也有人认为，极地冰雪在白天吸收阳光并贮存，在夜晚将其释放出来，便成了极光；还有人提出，极光是红日西沉后透射反照出来的辉光。

直到20世纪60年代，科学家将地面观测结果与卫星、火箭探测到的结果结合起来研究，才逐步形成了关于极光的科学解释——地磁暴的“副产物”。

地磁暴是一种典型的太阳爆发的活动。我们知道，地核包括内核和外核两部分，内核温度最高，为固体；外核温度次之，充斥着大量以铁镍为主的流体。这些流体带有磁性，在地球自转和高温作用下进行对流运动，引起电磁感应，产生地磁。当太阳爆发的时候，会发生日冕物质抛射，一次抛射就能将数以亿吨计的太阳物质以数百到数千米每秒的高速抛离太阳表面。这些物质中不光包括巨大质量与速度汇聚而成的动能，还携带着太阳强大的磁场能，它们一旦命中地球，就会引发地磁场方向与大小的变化，即地磁暴。

那么，为什么说极光是地磁暴的“副产物”呢？“当地磁暴发生时，地磁中的带电粒子会沿着磁力线进入地球的大气层中，导致大气层分子与原子之间碰撞产生荧光，也就是我们常说的‘极光’。”国家空间天气监测预警中心工程师韩大洋表示。以氧原子为例，它们会从撞击中接收一份能量，但是由于原子核外电子的特性，电子与原子核之间只能容纳一定额度的能量，超出的部分会再被释放出来，而释放的形式就是发光。

地球磁场是保护屏障，但也有“副作用”

地球磁场为地球生物提供了必要的生存条件，但由此引发的地磁暴也是我们不得不面对的“副作用”，并且这种“副作用”还将一直持续。太阳活动存在周期性，大约11年为一个周期，从2019年12月开始，人类进入有记录以来的第25个太阳活动周期。在这个周期中，太阳活动明显增强，规模较大的日冕物质抛射、X级太阳耀斑等强爆发事件时有发生，对许多人类活动造成不利影响，尤其是通信行业。

太阳耀斑爆发时发出的电离辐射会干扰地球大气的电离层，引发电离层闪烁及电离层延迟等，进而影响无线电通信和导航定位系统，导致定位错误或中断。此外，地磁暴还会导致地面电网、石油管线等运输线路形成感应电流，容易引起电网跳闸等事故。1989年，加拿大魁北克地区持续了9个小时的大规模停电事故，就是由地磁暴引起的。

地磁暴还会对航天器运行造成影响。1973年，美国发射了天空实验室Skylab，当时预计该卫星能运行10年之久，但后续由于多个地磁暴陆续出现，导致其飞行阻力变大，仅四年之后卫星就脱离了稳定状态，于1979年坠入大气层陨落。

地磁暴也会对一些动物的活动产生影响，当磁场发生紊乱时，信鸽、海龟这类靠地磁场来感应方向的动物的行进、迁移路线也会随之发生改变。北京最近的这次地磁暴就给信鸽归巢制造了不小的麻烦，有的赛鸽俱乐部当天的归巢率只有百分之十几。

很多人不免担心，地磁暴是否会影响人类健康和安全？对此，中国科学院国家空间科学中心研究员刘勇表示，地磁暴通常对人体健康没有影响。“地磁暴对身体和航空出行不会有什么影响，虽然会对电子通信产品有一定的干扰，但影响都是非常小的，也有应对措施。”他说。

地磁暴能预警吗

全球磁场指数（Kp）是衡量地球磁场活动的指标，取值范围为0至9，数字越大，则说明地球磁场活动越强烈。据国家空间天气监测预警中心监测，去年底的那次太阳日冕物质抛射给地球带来3小时Kp为7的大地磁暴、3小时Kp为6的中等地磁暴以及12小时的小地磁暴。

地磁暴虽无法避免，但我们已经能够做到提前预报预警。2021年，我国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星——“羲和号”，用于观测太阳大气活动，对地磁暴进行预警，以便及时做好预防措施。其上搭载了太阳H?琢（氢阿尔法）成像光谱仪，可以探测到H?琢谱线，对太阳进行扫描“拍照”。H?琢谱线是太阳活动在低层大气里响应最强的一种谱线，可以直观地反映出太阳爆发的源区特征，有助于科学家正确掌握太阳爆发的物理机制。2022年，“羲和号”第一次成功扫描了太阳H?琢波段光谱。

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