摘要：你曾亲眼见过极光吗？提及极光，人们总认为那是高纬度地区的专属奇观。然而近年来，“超强地磁暴”一词频繁刷屏社交媒体——即便在纬度较低的北京郊区，去年5月、10月也曾数次上演“人在家中坐，极光天上来”的奇景。极光为何会突破常规现身？这背后的答案，要从太阳说起。
月光下的彩虹极光 图源/matalalt
你曾亲眼见过极光吗？提及极光，人们总认为那是高纬度地区的专属奇观。然而近年来，“超强地磁暴”一词频繁刷屏社交媒体——即便在纬度较低的北京郊区，去年5月、10月也曾数次上演“人在家中坐，极光天上来”的奇景。极光为何会突破常规现身？这背后的答案，要从太阳说起。
2024年10月10日晚门头沟百花山观测到极光 图源/知道News
中国科学院国家空间科学中心研究员阿尔察曾生动比喻：太阳也会“打喷嚏”。当磁场爆发时，它会喷出耀斑、高能带电粒子与高速等离子体云，三者合称“太阳风暴”。
太阳风暴对地球的3轮“攻击”。图源/中国科学院国家空间科学中心
太阳黑子，正是这“喷嚏”的源头。这些看似微小的暗斑，实为强磁场区，因抑制能量对流，温度比周围低上千摄氏度。但它们的威力远超你的想象。
太阳黑子与地球大小的比较 图源/NASA SDO/HMI
2024年5月发生的20年来最大地磁暴就是太阳黑子区AR3664的剧烈爆发导致的，这使在我国的新疆阿勒泰与河北金山岭长城也能罕见观测到极光。
金山岭长城河北段，古老的长城在星空和极光的映衬下蔚为壮观 图源/北京日报
然而，极光浪漫的背后隐藏着太阳风暴对人类的巨大影响。1989年，一场地磁暴让加拿大魁北克电网在90秒内瘫痪，600万居民陷入长达9小时的黑暗；2022年，Space X发射了49颗星链卫星，而那个时间正值一次地磁暴爆发，导致大气密度增加，从而使得39颗卫星没有能够进入预定轨道，最终离轨烧毁，造成了5000多万美元的损失。
星链卫星碎片划过夜空
阿尔察与研究团队利用国家重大科技基础设施——子午工程空间环境地基综合监测网等多源数据，针对中国及周边区域，开发了电离层数据同化模型，并在此基础上进一步开发了针对中国区域的电离层数据同化系统。
如今，该系统已用于中国及周边区域的电离层环境实时监测和现报预报服务，可为卫星导航、雷达成像、短波通信等科学研究和工程应用提供相对及时、准确、有效的电离层误差修正信息。从经验推算到人工智能预测，技术的迭代让人类逐渐读懂太阳的“语言”。
子午工程利用地基监测日地空间环境 图源/中国科学院国家空间科学中心
越绚丽的极光，表明地磁暴越强烈。每一次地磁暴的发生，都如同一次宏大的自然实验。浩瀚星海，广袤无垠，人类探索宇宙的征程恰似一叶扁舟，从未停止。
本周四19:00，中国国家地理大讲堂—你好，宇宙系列《极光与太阳风暴》，让我们和中国科学院国家空间科学中心研究员阿尔察一起探寻极光背后的故事。对极光、太阳风暴、空间天气感兴趣的朋友千万不要错过，预约直播间，我们不见不散～
中国国家地理大讲堂
第760位讲师 阿 尔 察
阿尔察，中国科学院国家空间科学中心研究员，曾任职于美国麻省理工学院和密西根大学，主要从事电离层物理与空间天气领域研究工作，发表SCI论文70余篇。获得国家海外高层次青年人才、中国科学院率先行动百人计划、中国科协青年人才托举工程、中国科学院青年创新促进会等支持。
一起突破未知边界，探索奇趣星球~
参考文章：
牢记使命，用科技服务空间天气预报——中国空间科学学会阿尔察的成长故事 中国空间科学学会CSSR
编辑：依依、好一
制图：柿子
来源：中国国家地理景观
