夏季暴雨生存指南——暴雨从何而来?
Jul 29th
北京灾难性的暴雨牵动了许多网友的心。虽然天灾属于自然界的强大的不可抗力,但通过良好的应对措施,我们还是可以尽量降低损失的。暴雨之后,从特大降水的疏导应对到城市灾害的危机处理,已经有许多大牛侃侃而谈,因此在本文中,我想谈一下作为大城市里的个体,了解一下暴雨从何而来,并尽可能地避免直接与暴雨面对面。俗话说“防患于未然”,在城市的排水设计和灾害应对机制无法在短时间内有效提升的情况下,通过了解暴雨的“活动习性”,我们还是可以尽量避免自己在错误的时段出现在错误的地点的。
背景知识:降雨量怎么算?
首先,我们必须得介绍一点背景知识:降雨量是怎么定义的?你还别说,这恐怕还真必要,有朋友竟然认为“降雨量100毫米”等于“路面平均积水10厘米”——让我哭笑不得。
用最简单的说法,降水量等于一平方米的面积上的积水深度,比如说降雨量100毫米,等于一平方米的面积上积了10厘米深的水。不过这有一个问题:不提时间尺度的降水量,都是耍流氓,因为没人知道你说的这“多少毫米”是多长时间内下的。对于北京的夏天,一个月下100毫米其实是偏少了,但一天下100毫米则已经达到大暴雨的级别。其他常用的降雨量,主要还有“日雨量”、“24小时雨量”和“年雨量”。为了让大家对“暴雨”有个概念,简单的说,每小时10毫米的雨已经算有点大了。
特大暴雨:南方的专利?
在尚不知北京暴雨伤亡可观(就一场暴雨来说)、损失惨重的时候,我发现微博上有一种想法:北京这雨拿到南方沿海并不算大,南方的朋友大可以“笑而不语”。事实真是这样吗?我们不妨先来看几组比较数字:
- 2012年7月21日北京暴雨过程24小时雨量极值——460毫米 [出处]
- 1963年8月8日北京暴雨过程24小时雨量极值——464毫米 [出处]
- 广州24小时雨量极值——319.8毫米(2011年10月13-14日) [出处]
- 海口24小时雨量极值——333.6毫米(2011年10月4-5日) [出处]
- 香港日雨量极值——534.1毫米(1926年7月19日) [出处]
- 中国大陆日雨量极值——1054.7毫米(1975年8月7日,河南省方城县) [出处]
- 全球24小时雨量极值——1825毫米(1966年1月7-8日,法属留尼汪岛) [出处]
- “暴雨”的阈值——16毫米/小时或50毫米/24小时 [出处]
我们可以注意到这样一个现象:北京的最强降雨记录竟然高过南方几座城市的记录。然而,北京的年平均降雨量却仅为广州、海口和香港的1/3到1/4左右(这三座城市的年平均降雨量分别为1736.1毫米、1652.1毫米及2398.4毫米,北京仅571.8毫米)。而且,考虑到南方大多数城市都沿海、沿河而建,但北京却是一座不靠任何大型河流的内陆城市,这个区别就好像在卫生间里打翻一盆水和在客厅里打翻一盆水一样,前者还好办一些,后者就有得折腾了。所以,南方地区许多城市在短时降雨强度上,以及由此造成的排水难度上,都是不能和北京以及其他北方内陆城市相比的。
为什么北方的夏季暴雨更暴烈?
看了以上的数据,或许你会说:好像有bug哦。北方不是一般比较干燥嘛,为什么“不飞则已、一飞冲天”呢,风头居然能远超对暴雨习以为常的江南。
我们都知道杨贵妃同学喜欢吃荔枝,可当年没有什么温室大棚技术,所以只能从南方用特快专递的方式运到长安供她享用。假如当时的人们掌握现代温室技术的话,就可以“就地取材”,大量供应,杨同学也就可以吃个够了。
说到夏季暴雨,道理也是有点相似的。地面上的水汽远比高空中多,但一般情况下很难让这些水汽一同升到天空中去成云致雨,所以南方夏季最典型的暴雨来源就是——扮演“邮差”的台风,千里迢迢地把水汽从大洋上带过来(当然实际上是一边下一边“吃”);北方很少有台风,但却有另外一样威力更大的武器:冷空气。一般情况下,暖空气是老老实实地呆在地面的。但如果拥有“开挂技术”的冷空气杀过来的话,由于冷空气比暖空气重,冷空气的入侵会把暖空气“抬”到高空。空气可以吸收水的量是和温度成正比的,这些暖空气本身就相对“潮湿”,被这么一抬升降温,水就全给“挤”出来了。更糟糕的是,冷空气的影响范围一般大大超过一个台风的影响范围,所以大面积的翻云覆雨的天气自然也就来了。
这就是夏天北方暴雨的原因。这样的冷暖空气遭遇战并不是每次都会带来非常糟糕的天气,但总会有一些特殊的情况出现。强冷空气直接进攻炎热已久的地区,后果肯定比较严重(比如这次北京的暴雨);又比如冷空气在前进的过程中,由于气流的方向与暖空气中气流的方向成一较大的交角,而且冷暖空气之间并不是垂直的一堵“墙”,而是一个比较复杂的倾斜的面,因此这种复杂的环境会成为微小漩涡的温床。大多数情况下这些漩涡只能短暂存在;但在少数情况下,在气流极其强劲的地方,漩涡可以发展成一个极其强烈的微型气旋——于是龙卷就这样形成了。美国中部大平原由于地势过于平坦,小漩涡们不容易因摩擦力而消亡,因此是龙卷的重灾区;我国由于地势比较复杂多样,所以龙卷相比较来说还不至于会成为一个非常令人担心的问题。
或许你会想:如果冷空气直接遇到了台风,情况会如何呢?这就是1975年8月在河南发生的特大暴雨的情况:超强台风“尼娜”一路杀入河南省,遇到了北方来的强冷空气,直接卡在原地不动了,使得许多地方一天之内的降雨量就相当甚至超过一年的雨量,直接导致了气象史和水文史上最黑暗的一页。
夏季暴雨生存指南
好了,在啰嗦完一大串背景知识之后,我们应该了解一下最实用的内容了:怎样才能尽可能有效地避开暴雨呢?
首先介绍的方法肯定也是最“懒”的办法:乖乖把你当地的气象部门的网页加入收藏夹吧!一般来说除了“领导风采”之外,还是有一些会随时更新的东西的。在平时,你可以用任何你喜欢的气象网站——从天气在线到QQ天气之类的——关注天气。但一旦你发现“局部有暴雨”之类的字眼时,那几天请勤快地为气象部门增加访问量吧!而且即使做梦也要记得以下这么两种符号(注:不同地区符号可能会略有不同,但基本大同小异):
不知道说明文字里“6小时之内XX毫米”或者“XX级”是什么概念?别着急,气象局之所以用这些字眼是为了确保语文成绩再差的人也知道这些文字来自于气象局。不涉及任何技术用语地说,如果你看到那下雨的符号——不管它是黄的还是别的什么色的——那你还是能回家尽快回家吧。如果看到那个带着哈利波特头上那道疤的符号——也不管是什么色的,赶紧考虑找一个安全地方暂避。雷雨大风往往是和强降雨一块出现的,所以如果你不躲的话,恐怕就不是单纯成为落汤鸡那么简单了。
当然紧接着我必须补上一些技术解释:一般来说,蓝色信号都是某种“提前警告”,表明虽然天空中风平浪静,但危险可能就在转角。黄、橙、红色一般都是在恶劣天气“进行时”的时候发出,旨在警告恶劣天气可能会进一步升级。而且有许多地方会没有蓝色信号(比如广东就没有蓝色暴雨预警信号)。总之,若你看到蓝色信号,就最好考虑一下改变行动计划,即使外面晴空万里。如果你正好在上班或者不能马上回家,应该密切关注天空的状况以及信号级别,如果发现信号进一步升级,那最好考虑在安全的室内做长期打算。
这些预警信号正是设计给那些分不清淡积云和浓积云的人们的,而且在许多时候准确度还是可以的,比如北京这场暴雨,气象部门早在上午就发布了有关的预警信号。所以,在看到各色信号高挂的时候,还是暂时收起调戏气象学家的段子,认真考虑一下吧。谁也不想暴雨天堵在路上或者成为一只标准的落汤鸡的。
气象部门的预警信号是面对一个地区来发布的,只具备最基本的指示功能。如果你需要精确地评估自己所在地的天气情况,那最可靠的手段就是天气雷达。一般来说,恶劣天气系统移动的速度不会超过每小时几十公里,而雷达的探测范围可达300公里左右,时间频率一般也在10分钟上下。所以,如果你能熟练地判读雷达资料,那可以比较精确地判定恶劣天气到达某一个地方的时间,以及可能持续多久。这其实并不难!因为它们其实就是动态的地图而已,你可以方便地在国家气象中心的雷达数据汇总或是中国天气网的天气雷达页面找到你所在地附近雷达的实时资料(除非你住的地方比较偏远)。当然,也可以参考一下我在去年北京6·23暴雨之后写的入门文章。
说到这里,其实我们的“指南”也已经差不多了。说到底其实就是各位要经常关心天气,尤其是经常关心那些坐在雷达盖子下面天天苦逼刷雷达图的人是不是要“挂号令牌”,并能够杜绝“碰运气”的心理,想好各种“号令牌”下的行动步骤,并严格执行之。如今的技术还是可以让我们提前几个小时比较靠谱地摸到暴雨蛛丝马迹,要是不享受一下这个好处就实在浪费了。各位下一次看到各色牌牌,可不要再当耳边风了,或许你可能会给自己省下很多麻烦。
原文于7月22日发表在果壳网,有较大改动。
流星雨观测指南
Mar 20th
编者按:本文将在此处刊登并在需要时修订更新。这是叶儿山博客升级整合资讯的计划之一。欢迎大家多提意见和建议。
原编者按:本文的目标读者是只想学习一些基本概念以方便晚上和男/女朋友出去看看热闹的公众人士。如果您是天文圈内人士,欢迎您来为本文挑刺 本文将分两个部分,以问答的形式解释流星雨观测的一些基本概念。如果您只想“知其然”,请读“基本篇”;如果您还想“知其所以然”,可以考虑继续读“进阶篇”;为了感谢您的支持,本文末尾还附送“扯谈篇”供各位消遣娱乐。我希望本文能对流星雨常识的普及起到积极作用。最新资讯,请关注“星闻星语”栏目。
基本篇
流星雨是什么样的?
许多流星从天空中某一点附近辐射出来,类似下图。
今晚有流星雨吗?错过这一次再等33年?
目前已经得到初步确认的流星雨共有426个,也就是说每一年起码都有426个流星雨在活动,所以实际上晚晚都有流星雨,只是下雨的“强度”不一样,错过这一次再等一个晚上就好了。
如果您觉得我在开玩笑,可以看看我为天文圈内人士整理的全年流星雨活动档案,共搜集了适合观测的72个流星雨。
我说的是像下雨一样落下来的那种流星雨……
像题图那样的流星雨真的就是“像下雨一样落下来的”,可惜实在太罕见了。天文上定义的“流星暴雨”也只是理论上每小时看到1000颗,也就是4秒才1颗流星,日常生活中恐怕连毛毛雨都算不上吧。然而,“流星暴雨”平均要十几二十年才能看到一次。如果你哪天看到了“像下雨一样落下来的”流星雨,第二天可以去买六合彩啦。
我在下面列出20世纪内(1901-2000年)人类所有观测到的流星暴雨。
日期 | 流星雨 | 可见地区 | 最高天顶流量(ZHR) |
1933年10月9日 | 天龙座流星雨 | 欧洲 | 约10000颗/小时 |
1946年10月10日 | 天龙座流星雨 | 北美 | 约12000颗/小时 |
1966年11月17日 | 狮子座流星雨 | 美国西部 | 约144000颗/小时 |
1999年11月18日 | 狮子座流星雨 | 中亚 | 约4000颗/小时 |
参考文献
Jenniskens, A&A, 295, 206 Mason, JBAA, 105, 219 Lyytinen & Flandern, EM&P, 82,149 |
在2001-2002年连续出现了两次流星暴雨,最高天顶流量达到约4000颗。至于下次什么时候,没人能说得准。
你说的天顶流量是什么意思?报纸上说每小时100颗,可我一个晚上什么也没看着?
限于版面,媒体记者一般不太可能去解释“天顶流量”是什么意思的,不能怪他们不说明白或者天文学家没解释清楚。简单地说,天顶流量就是如果你所在的地方足够好的情况下,每小时能看到的理论流星数目。对于许多流星雨来说,这个值是很确定的;但身在发达地区的我们是很难去到这样“足够好”的地方的(去到新疆西藏偏远地带除外)。
下面我粗略估计了在不同环境下观测一个天顶流量每小时100颗的流星雨,大致能看到的数目。
环境 | 全天可见的星数
(一般情况下) |
环境示例 | 每小时可见的流星数 |
荒郊野外 | 3000 | 珠峰大本营 | 100 |
乡村地带 | 300 | 黄山 | 40 |
城镇 | 100 | 北上广开车2-3小时 | 10 |
市郊 | 50 | 北上广开车1小时 | 4 |
大城市 | 20 | 北上广地铁可到站点 | <2 |
注:星数根据Tycho 2星表恒星亮度分布估计,考虑了内地常见的空气污染因素。 |
所以,自己没去一个好地方看流星,就不要怨报纸怨专家(注意:不是“砖”家)了。实际上,我们天文圈内的同好出外活动的时候,尤其是流星多发的夏天,流星多得甚至能让人感到厌烦(因为会破坏摄影的构图),所以想看到流星还是比较容易的。
报纸老说今晚有流星雨可看。那依你看,有哪几场流星雨才值得看啊?
绝大多数情况下,不要听信报纸上提及的那些名字奇奇怪怪的流星雨,因为记者自己也弄不清楚是怎么回事。不信你可以在本站的全年流星雨活动档案查查看,那些流星雨绝大多数天顶流量不到5,你在城市里通宵几晚都看不到一颗。
下面我只列出天顶流量超过20的、适合我国大多数地方观测流星雨。这些流星雨是每年都有的。只要到极大日前后,你没事就可以往天上瞄瞄。
流星雨名称 | 极大日 | 最高天顶流量(ZHR) | 可观测时间 | 注释 |
象限仪座流星雨 | 1月4日前后 | 120 | 天亮前 | 极大时间很短,若想看的话,先积累RP |
宝瓶座η流星雨 | 5月6日前后 | 70 | 天亮前 | |
宝瓶座-摩羯座流星群 | 7月底 | 30 | 几乎整晚 | 适合晚上上天台乘凉聊天的时候看 |
英仙座流星雨 | 8月13日前后 | 100 | 下半夜 | |
猎户座流星雨 | 10月22日前后 | 30 | 下半夜 | |
狮子座流星雨 | 11月18日前后 | 20 | 下半夜 | |
双子座流星雨 | 12月14日前后 | 120 | 几乎整晚 | 最给力的年度流星雨,可惜天气太冷 |
在极个别年份,可能会有一些“意外惊喜”——比如狮子座流星雨可能会有个爆发什么的,但总而言之,这种事情的概率基本是十几到几十年一次(如同上面所阐明的)。
几点看最好?
不要相信什么凌晨4点看最好,应该面朝东北方向看之类的宣传。流星雨辐射点和太阳一样也是东升西落的。如果你要看太阳的话,有没有什么“中午12点看最好”的说法?(严格来说是有一定道理,但如果你非得要在9点钟看,那也不会是太大问题)所以,只要保证辐射点在地平线上面(参照上表中的“可观测时间”),就能开始看了。
应该朝哪里看?
流星可能在天空中任何一个角落出现,所谓“辐射点”只是流星的反向延长线交汇的那一点而已。打个比方,如果在下雨的时候你要看雨滴,难道一定得冲着脑袋顶上看不成?所以,往地上一躺就好了。顺带一提,别仰着个脖子看,不然你就算能坚持半小时以上,一晚上过去估计你也得落下个颈椎病。
什么样的望远镜看流星雨最好?
你什么时候听说过看下雨要用望远镜的?事实上,即使是专业的流星雨观测,主要也是用双眼进行。
我在XX市,能看到流星雨吗?别的地方会不会更好?
看流星雨只需要考虑以下三个因素:
- 你的RP。这是决定性因素,比如天气好不好,以及有流星的时候你是否正好在玩手机等等。
- 你所在地方的光污染。
- 辐射点是否已经升起。
一般来说,除非发生流星暴雨,某一地点看到的流星雨和别的地方不会有太大分别(除非你在南半球等离得很远的地方)。
进阶篇
流星和陨石是不是一回事?
高考考第一的算是状元。同理,流星如果能摔到地面还没燃烧完了就称为陨石了。本质上都是因为太过牛X。不过,正如所有参加高考的人不可能都成为状元一样,只有极少一部分的流星可以成为陨石。
为什么会有流星雨?
有一些不负责任的天体(主要是彗星)整天沿途抛洒大量小碎片。当地球遇上这些小碎片时,小碎片进入大气摩擦产生光亮,就成为人们所观测到的流星了。
流星雨是如何命名的?
一般是以最靠近极大日辐射点的那颗亮星命名。因为天文学界用希腊字母标注一个星座中最亮的若干个恒星,所以你可能要去查希腊字母表以便了解流星雨名字的读法。
也有少数流星雨由于历史原因,只用所在星座命名,比如“狮子座流星雨”。还有唯一的例外——“象限仪座流星雨”,用了一个已经废弃的星座的名字。如今它的辐射点位于天龙座。
流星雨是如何预报的?
假设你每天都要坐某一路公交车上班,而你不知道公交车的发车时刻表,怎么办呢?办法之一是每天都记录下你搭上公交车的时间,不久之后你就会发现,呀,原来这车10分钟一班。
科学家们用类似的方法预报流星雨:通过历史上流星雨的观测记录,推测出碎片云的空间分布情况,从而预报流星雨。
为何流星暴雨难以预报?
如果你要坐的那趟公交车一天才发一班,你因为老是等不到公交车只能打车去上班,你又怎么知道那趟车的发车时刻表呢?同理,因为历史上的流星暴雨极其罕见,人类无法了解碎片云分布的详细情况,因此流星暴雨预报变得极为困难。不过,1999年、2001年和2002年的狮子座流星暴雨预报却取得了成功,主要原因是狮子座流星雨是被观测次数最多的流星雨,人类对其碎片云空间分布了解得比较仔细。
看流星暴雨会不会有被陨石砸中的危险?
每天都有那么多鸟在我们头顶上飞来飞去,你被鸟粪砸中过几次?流星暴雨的密度比鸟群可要低得多了。
那你上面那个表的时间和流量准确吗?
上面那个表里面的流星雨每年都能被观测到,相当于5-10分钟发一班的公交车,所以时间和流量是比较准确的。当然,不排除个别年份会有惊喜哦。
我想拍照……
如果你拿的是傻瓜机,洗洗睡吧。如果你有数码单反,想必八成也是高手…… 我就不费口水了。
扯谈篇
我是XX星座的,有这个星座的流星雨吗?
星座 | 流星雨 | 极大日 | 最高天顶流量(ZHR) |
白羊座 | 白羊座ε流星雨
(白天活动) |
5月9日前后 | 较低 |
五月白羊座流星雨
(白天活动) |
5月16日前后 | 较低 | |
白羊座流星雨
(白天活动) |
6月7日前后 | 较高 | |
白羊座σ流星雨 | 10月19日前后 | <2颗/小时 | |
金牛座 | 金牛座β流星雨
(白天活动) |
6月28日前后 | 中等 |
南金牛座流星雨 | 10月10日前后 | 5颗/小时 | |
金牛座ζ流星雨 | 10月16日前后 | <2颗/小时 | |
金牛座η流星雨 | 10月24日前后 | <2颗/小时 | |
北金牛座流星雨 | 11月12日前后 | 5颗/小时 | |
双子座 | 双子座ε流星雨 | 10月18日前后 | 3颗/小时 |
双子座流星雨 | 12月14日前后 | 120颗/小时 | |
巨蟹座 | 南巨蟹座δ流星雨 | 1月18日前后 | <2颗/小时 |
巨蟹座β流星雨 | 10月27日前后 | <2颗/小时 | |
狮子座 | 一月狮子座流星雨 | 1月1日前后 | <2颗/小时 |
狮子座σ流星雨 | 4月21日前后 | <2颗/小时 | |
狮子座γ流星雨
(白天活动) |
8月25日前后 | 较低 | |
狮子座流星雨 | 11月18日前后 | 20颗/小时 | |
室女座
(处女座) |
室女座h流星雨 | 4月22日前后 | <2颗/小时 |
天秤座
(天平座) |
天秤座χ流星雨 等(*) | ||
天蝎座 | 南天蝎座ω流星雨 等(*) | ||
人马座
(射手座) |
摩羯座-人马座流星雨
(白天活动) |
2月1日前后 | 中等 |
摩羯座
(山羊座) |
摩羯座χ流星雨
(白天活动) |
2月13日前后 | 较低 |
摩羯座α流星雨 | 7月30日前后 | 5颗/小时 | |
宝瓶座
(水瓶座) |
宝瓶座η流星雨 | 5月6日前后 | 70颗/小时 |
南宝瓶座δ流星雨 | 7月30日前后 | 16颗/小时 | |
双鱼座 | 四月双鱼座流星雨
(白天活动) |
4月20日前后 | 较低 |
双鱼座δ流星雨
(白天活动) |
4月24日前后 | 较低 | |
双鱼座δ流星雨 | 6月24日前后 | <2颗/小时 | |
八月双鱼座流星雨 | 8月4日前后 | <2颗/小时 | |
十月双鱼座ε流星雨 | 10月9日前后 | <2颗/小时 | |
*:本表只列出已经得到最终确证的流星雨。天秤座和天蝎座只有一些得到初步确证的流星雨活动。 |
关于如何在夜空中找到自己的星座,请参阅我的星座在哪里一文。
我想了解一下RP在流星雨观测/预报中的作用……
2001年狮子座流星暴雨前后,曾有国外高人总结了一套109条的“流星雨墨菲定律”,我将其中的经典条目摘录如下:
- 第1条 - 以下四件事情永远不会同时发生:晴天、没有月亮、不用上班/上学、大流星雨。
- 第3条 - 在你困得睡着之前,一般不会有什么可看的。
- 第4条 - 你在几分钟内只看到一颗流星,其他流星会在你低下头记录那一颗的时候出现。
- 第5条 - 你向北看的时候,流星会在南边出现。
- 第6条 - 你转向南看的时候,流星又会在北边出现。
- 第10条 - 火流星一般会在你低下头记录一颗特别暗的流星的时候出现。
- 第13条 - 在你内急得无法忍耐之前,一般不会有什么可看的。
- 第14条 - 在你饿得不行之前,一般不会有什么可看的。
- 第29条 - 你出门去寻找更好的天气,最后总会发现原来只有家里的天是晴的。
- 第33条 - 如果白天一直天晴,晚上就会起云。
- 第35条 - 如果天气特别好而且没有月亮,那就会超级冷+大风。
- 第39条 - 如果你一年观测364晚,流星暴会出现在第365晚。
- 第40条 - 如果你一年观测365晚,这一年就不会有流星暴。
- 第41条 - 你的丈夫/妻子/男友/女友的生日正好是1月4日、8月13日、11月18日或12月14日。
- 第47条 - 你会在12月13日感冒。
- 第48条 - 你很快好了,但你1月3日又感冒了。
- 第49条 - 你的期末考试在1月4日。
- 第53条 - 天气只有在满月的时候才会特别晴朗。
- 第67条 - 你的闹铃会挂掉。
- 第68条 - 你的备用闹铃也会挂掉。
- 第69条 - 你的备用的备用闹铃同样也会挂掉
- 第70条 - Zzzz...
- 第74条 - 如果你的邻居不是夜猫子而且也不养着一条爱通宵的狗,他们就会种一棵大树,大得挡掉你家这边的大半个天空。
- 第75条 - 而且他们绝不会砍掉它。
- 第84条 - 英仙座流星雨的极大和夏天常见的雷暴总会一块到来。
- 第97条 - 流星雨的预报永远是准确的,直到你决定去观测。
- 第102条 - 绝大多数的外出观测都以“早知道应该呆在家里”的感叹作为结束。
中国极光观测指南
Mar 17th
编者按:本文将在此处刊登并在需要时修订更新。编写一个国内极光观测指南以及维护一个极光监测与预报页面,是叶儿山博客升级整合资讯的计划之一。现在极光监测与预报页面也上线测试,欢迎大家多提意见和建议。
原编者按:本文将以“在国内观测极光”为侧重点,利用问答的形式,解释极光的概念、监测和预报等内容。如需获知极光实时监测数据以及短期预报,请移步至本站的极光监测与预报页面。
看极光需要哪些条件?
简单来说就三条:1、足够强的地磁活动;2、你处在一个足够高的磁纬;3、天气足够晴朗。
什么是磁纬?它和地理纬度有什么不同?
我们都知道一般说的地理纬度:赤道是0度,北极是北纬90度,南极是南纬90度,等等。然而,地球的磁极和地理的南北极并不重合。就目前而言,地球的南磁极在加拿大北部(注意是南磁极在北极附近),北磁极也不严格在南极点上,造成的结果是极光圈并不是以地理极点为圆心的同心圆,而是“歪着的”;某些地区的低纬度更容易看到极光。
或者我们打个比方,在某9层的公寓楼里,有个吵起驾来声音特大的大妈住在5楼,只要她一咆哮,上下各2层楼(也就是3、4、5、6、7楼)都能听到。现在假设由于某些原因她搬到了4楼,这样她影响的范围就偏离了整栋楼的中间那一块了——也就是说2、3、4、5、6楼才能听到。对于极光来说,由于地球的南磁极处在西半球,加拿大和美国的某一地区比我们亚洲这边的同一纬度地区更容易看到极光。
我国部分城市和地区的磁纬如下表所示。
东北地区 |
西北地区 |
其他 |
|||
地点 |
磁纬 |
地点 |
磁纬 |
地点 |
磁纬 |
哈尔滨 |
40度 |
乌鲁木齐 |
39度 |
34度 |
|
呼伦贝尔 |
43度 |
兰州 |
30度 |
呼和浩特 |
35度 |
47度 |
阿勒泰 |
43度 |
上海 |
24度 |
|
沈阳 |
35度 |
喀纳斯湖 |
44度 |
广州 |
16度 |
是不是漠河一带在6月22日前后容易看到极光?我国哪些地区容易看到极光?
我在北疆和东北旅行的时候经常听到这一种匪夷所思的说法:喀纳斯地区和漠河地区在6月22日(夏至日)前后容易看到极光。这显然是不对的。如上文所说,极光活动仅和地磁活动有关,而地磁活动又和太阳活动有关;太阳当然不会关心地球上哪月哪日来产生活动(那位吵架的大妈会根据日历来发脾气吗),因此极光当然和日期没有关系。他们说的,大概是“极昼”——这和极光完全是两回事了。此外喀纳斯和漠河也看不到极昼。
就我国而言,当然是越靠北越容易看到极光。漠河确实是最容易看到极光的地区。
风力有蒲氏风级,地震有里氏震级,有没有什么指标来评价极光的强度?要达到多少级才能在国内看到极光?
这个问题问得好。极光活动强度可以通过至少三种指标来定义:行星指数K或Kp(K-index)、美国国家海洋大气局极轨环境卫星测量到的极光活动水平(NOAA POES Auroral Activity Level)以及美国国家海洋大气局空间天气预测中心评定的地磁暴级别(Geomagnetic Storm Scale)。这三种指标相互通用,如下表所示。
极光南界(磁纬) |
K指数 |
极光活动 |
地磁暴级别及发生频率 |
我国可能看到极光的地区 |
68度 |
0 |
1 |
||
66度 |
2-3 |
|||
64度 |
1 |
4 |
||
62度 |
2 |
5 |
||
60度 |
3 |
6 |
||
58度 |
4 |
7 |
||
56度 |
5 |
8 |
G1 每周期1700次/累计900日 |
|
54度 |
6 |
9 |
G2 每周期600次/累计360日 |
|
52度 |
7 |
G3 每周期200次/累计130日 |
漠河地区 | |
50度 |
8 |
10 |
G4 每周期100次/累计60日 |
磁纬约45度以北(黑龙江北部、内蒙古东北部、北疆北部) |
48度 |
9 |
10+ |
G5 每周期4次/累计4日 |
|
46度 |
磁纬约40度以北(黑龙江大部、内蒙古东部、北疆) |
|||
44度 |
10++ |
|||
42度 |
磁纬约35度以北(东北地区、内蒙古大部、北疆) |
|||
40度 |
注:
1、为方便读者阅读,编者将各指标定义之磁纬在1度之内的条目进行了合并。若需要更高精度的换算表,可查询美国国家海洋大气局空间天气预报中心有关文档,或洽编者。
2、电磁暴发生频率按每太阳活动周期(约11.2年)算。
3、“我国可能看到极光的地区”指子夜时(亦即极光弧最靠南时)可能看到极光的地区。
4、以上数据采集自美国国家海洋大气局空间天气预报中心(http://www.swpc.noaa.gov/)。
或许有细心的读者注意到了,为什么“极光南界”和“可能看到极光的地区”不对应呢?这是因为极光的高度都在80公里以上,因此不必等到极光南界到达本地才能看到极光。在极光南界以南4-5度的地区也能比较容易地在北方地平线上看到极光,只是地平高度比较低些。
由于上文介绍的“偏心”效应,北美以及澳洲的人们更容易看到极光。比如说,与北京同纬度的纽约,只要在K指数达到7的时候,就可能看到极光,而北京在K指数达到9的时候也未必能看见。
北京真的能看到极光吗?你不是在开玩笑吧?
2003年10月底发生了极强的日冕物质抛射事件(coronal mass ejection, CME),使得10月29-31日前后地球上出现了大范围的强极光现象,连西班牙巴塞罗那附近(磁纬约35度)都看到了极光。考虑到北京的磁纬约34度,看到极光是完全可能的。现任北京天文馆馆长朱进博士曾告诉我说,当年他在国家天文台兴隆观测站(在北京以北100公里左右)也观测到了极光。当然,如此大规模的日冕物质抛射事件并不多见。有记载以来历史最大的电磁暴事件——1859年“超级地磁暴”,甚至让加勒比海地区(北纬约20度,磁纬约30度)的人们都看到了极光。
白天也能看到极光吗?
1859年超级地磁暴时,波士顿的极光明亮到连“凌晨1点都可以借助极光看报纸”。2003年10月底的地磁暴,美国南部亚拉巴马州(磁纬约40度)的人们可以在日落时清楚地看到极光。
极光能预报吗?
大规模的极光活动与日冕物质抛射是相关的,一般日冕物质抛射会首先被卫星观察到,而抛射物一般需要一两天的时间才能到达地球,因此当然可以预报。您可以关注本站的极光监测与预报页面,这一页面综合了各处的观测及预报信息;或者直接查询空间天气预测中心以及极轨环境卫星项目主页。
根据你的对照表,如果我在K指数大于7的时候去漠河,是不是就一定能看到极光?
注意那一对照表的先决条件是“子夜时”亦即极光弧最靠南时的情形;这是指极光弧在不同地方轻微的南北摆动的现象(可以想象成太阳往地球这边吹气,所以背对太阳的那边,极光弧会略往南一些)。而且,现有的科学水平可以让我们知道在未来一段时间内是否会发生地磁暴,但仍然地磁暴到达某一级别的精确时间以及持续时长仍然是预报难题。如果你去到漠河的时候极光活动已经回落,或者不在子夜前后观察,那便不一定能看到极光。总之,“追极光”一定程度上要靠运气。
还有什么比较好的网站可供参考?
上面其实已经列出了几个最常用的网站,我在这里再整理一下吧。
- 美国国家海洋大气局空间气象预测中心:http://www.swpc.noaa.gov/
- 空间气象预测中心的极光观测指南:http://www.swpc.noaa.gov/Aurora/index.html
- 极轨环境卫星极光监测项目主页:http://www.swpc.noaa.gov/pmap/index.html
- 美国国家海洋大气局空间天气预警级别说明:http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/
- 磁纬的定义:http://www.nwra.com/ionoscint/maps/maplats.html
- 本站的“极光监测与预报”页面(综合了以上各网站的有益资讯):http://y234.cn/?page_id=5019
中国极光观测指南
Mar 10th
编者按:本文将以“在国内观测极光”这个问题为侧重点,利用问答的形式,解释极光的概念、监测和预报等内容。有关实时极光监测报告以及短期预报,请移步至本站的极光监测与预报页面。
上次更新:2011-12-18
看极光需要哪些条件?
简单来说就三条:1、足够强的地磁活动;2、你处在一个足够高的磁纬;3、天气足够晴朗。
什么是磁纬?它和地理纬度有什么不同?
我们都知道一般说的地理纬度:赤道是0度,北极是北纬90度,南极是南纬90度,等等。然而,地球的磁极和地理的南北极并不重合。就目前而言,地球的南磁极在加拿大北部(注意是南磁极在北极附近),北磁极也不严格在南极点上,造成的结果是极光圈并不是以地理极点为圆心的同心圆,而是“歪着的”;某些地区的低纬度更容易看到极光。
或者我们打个比方,在某9层的公寓楼里,有个吵起驾来声音特大的大妈住在5楼,只要她一咆哮,上下各2层楼(也就是3、4、5、6、7楼)都能听到。现在假设由于某些原因她搬到了4楼,这样她影响的范围就偏离了整栋楼的中间那一块了——也就是说2、3、4、5、6楼才能听到。如果我们正好住在7楼,那尽管我们和3楼的住户距离公寓楼正中(五楼)都一样,但却可以侥幸逃过大妈的咆哮。对于极光来说,由于地球的南磁极偏向西半球一侧,加拿大和美国的某一地区比我们亚洲这边的同一纬度地区更容易“听到咆哮”——看到极光。
我国部分城市和地区的磁纬如下表所示。
东北地区 | 西北地区 | 其他主要城市 | |||
地点 | 磁纬 | 地点 | 磁纬 | 地点 | 磁纬 |
哈尔滨 | 40° | 乌鲁木齐 | 39° | 北京 | 34° |
呼伦贝尔 | 43° | 兰州 | 30° | 呼和浩特 | 35° |
漠河 | 47° | 阿勒泰 | 43° | 上海 | 24° |
沈阳 | 35° | 喀纳斯湖 | 44° | 广州 | 16° |
是不是漠河一带在6月22日前后容易看到极光?我国哪些地区容易看到极光?
我在北疆和东北旅行的时候经常听到这一种匪夷所思的说法:喀纳斯地区和漠河地区在6月22日(夏至日)前后容易看到极光。这显然是不对的。如上文所说,极光活动仅和地磁活动有关,而地磁活动又和太阳活动有关;太阳当然不会关心地球上哪月哪日来产生活动(那位吵架的大妈会根据日历来发脾气吗),因此极光当然和日期没有关系。他们说的,大概是“极昼”——这和极光完全是两回事了。此外喀纳斯和漠河也看不到极昼。
就我国而言,当然是越靠北越容易看到极光。漠河确实是最容易看到极光的地区。
风力有蒲氏风级,地震有里氏震级,有没有什么指标来评价极光的强度?要达到多少级才能在国内看到极光?
这个问题问得好。极光活动强度可以通过至少三种指标来定义:Kp指数(Kp-index)、美国国家海洋大气局极轨环境卫星测量到的极光活动水平(NOAA POES Auroral Activity Level)以及美国国家海洋大气局空间天气预测中心评定的地磁暴级别(Geomagnetic Storm Scale)。这三种指标相互通用,如下表所示。
极光界(磁纬) | Kp指数 | 极光活动水平 | 地磁暴级别及发生频率 | 我国可能看到极光的地区 |
68° | 0 | 1-2 | ||
66° | 2-3 | |||
64° | 1 | 4 | ||
62° | 2 | 5 | ||
60° | 3 | 6 | ||
58° | 4 | 7 | ||
56° | 5 | 8 | G1(弱)
每周期1700次/累计900日 |
|
54° | 6 | 9 | G2(中)
每周期600次/累计360日 |
|
52° | 7 | G3(强)
每周期200次/累计130日 |
漠河地区 | |
50° | 8 | 10 | G4(极强)
每周期100次/累计60日 |
磁纬约45度以北(黑龙江北部、内蒙古东北部、北疆北部) |
48° | 9 | 10+ | G5(超强)
每周期4次/累计4日 |
|
46° | 磁纬约40度以北(黑龙江大部、内蒙古东部、北疆) | |||
44° | 10++ | |||
42° | 磁纬约35度以北(东北地区、内蒙古大部、北疆) | |||
40° |
注:
1、为方便读者阅读,编者将各指标定义之磁纬在1度之内的条目进行了合并。若需要更高精度的换算表,可查询美国国家海洋大气局空间天气预报中心有关文档,或洽编者。
2、电磁暴发生频率按每太阳活动周期(约11.2年)算。
3、“我国可能看到极光的地区”指子夜前后(亦即极光弧最靠南时)可能看到极光的地区。
4、以上资料采集自美国国家海洋大气局空间天气预报中心(http://www.swpc.noaa.gov/)。
或许有细心的读者注意到了,为什么“极光南界”和“可能看到极光的地区”不对应呢?这是因为极光的高度都在80公里以上,因此不必等到极光南界到达本地才能看到极光。在极光南界以南4-5度的地区也能比较容易地在北方地平线上看到极光,只是地平高度比较低些。
由于上文介绍的“偏心”效应,北美以及澳洲的人们更容易看到极光。比如说,与北京同纬度的纽约,只要在Kp指数达到7的时候,就可能看到极光,而北京在Kp指数达到9的时候也未必能看见。
此外,在地磁活动较强的时候,Kp指数有时也会出现不适用的情况,因为在实际观测中的Kp指数都是指三小时平均值,但极光活动却有可能在这三小时内发生显著变化,因此有时会出现Kp指数和极光活动水平不严格对应的情况。极光活动水平是通过单次卫星过境的观测数据推导出来的,因此更可能反映瞬时的极光活动情形(在排除质量较差的观测数据之后)。
最后还要注意K指数和Kp指数不是一码事。前者是某一地点的地磁活动水平,而后者是地球总体的地磁活动水平。当然,受条件所限,实际的Kp指数是无法得到的,现在所说的Kp指数实际上是由若干个代表站点的K指数平均值估计出来的。
北京真的能看到极光吗?你不是在开玩笑吧?
2003年10月底发生了极强的日冕物质抛射事件(coronal mass ejection, CME),使得10月29-31日前后地球上出现了大范围的强极光现象,连西班牙巴塞罗那附近(磁纬约35度)都看到了极光。考虑到北京的磁纬约34度,看到极光是完全可能的。现任北京天文馆馆长朱进博士曾告诉我说,当年他在国家天文台兴隆观测站(在北京以北100公里左右)也观测到了极光。当然,如此大规模的日冕物质抛射事件并不多见。有记载以来历史最大的地磁暴事件——1859年“超级地磁暴”,甚至让加勒比海地区(北纬约20度,磁纬约30度)的人们都看到了极光。
白天也能看到极光吗?
1859年超级地磁暴时,波士顿的极光明亮到连“凌晨1点都可以借助极光看报纸”。2003年10月底的地磁暴,美国南部亚拉巴马州(磁纬约40度)的人们可以在日落时清楚地看到极光。
极光能预报吗?
大规模的极光活动与日冕物质抛射是相关的,一般日冕物质抛射会首先被卫星观察到,而抛射物一般需要一两天的时间才能到达地球,因此当然可以预报。您可以关注本站的极光监测与预报页面,这一页面综合了各处的观测及预报信息;或者直接查询空间天气预测中心以及极轨环境卫星项目主页。
根据你的对照表,如果我在Kp指数大于7的时候去漠河,是不是就一定能看到极光?
注意那一对照表的先决条件是“子夜时”亦即极光弧最靠南时的情形;这是指极光弧在不同地方轻微的南北摆动的现象(可以想象成太阳往地球这边吹气,所以背对太阳的那边,极光弧会略往南一些)。而且,现有的科学水平可以让我们知道在未来一段时间内是否会发生地磁暴,但仍然地磁暴到达某一级别的精确时间以及持续时长仍然是预报难题。如果你去到漠河的时候极光活动已经回落,或者不在子夜前后观察,那便不一定能看到极光。总之,“追极光”一定程度上要靠运气。
如果出国观测极光,有什么需要注意的?
毫无疑问,通过到磁纬较高的地方可以有效提高看到极光的概率。然而,磁纬并不是越高越好的。和大部分人直觉相反,磁极附近反而看不到极光,这是因为极光总是在一定磁纬(大约67度)以下才能发展得较明显;磁纬67度以上地区虽然也有极光,但其亮度较低,也就不易被肉眼觉察到。因此,可以说,磁纬60-65度的地方,极光最为常见。这样的地方包括:阿拉斯加中北部以及邻近的加拿大本土北部、格陵兰岛南部、冰岛以及俄罗斯北冰洋沿岸地区。
下面列出欧洲、北美洲和南半球高磁纬地区几座主要城市的磁纬。
欧洲 | 美洲 | 南半球 | |||
地点 | 磁纬 | 地点 | 磁纬 | 地点 | 磁纬 |
斯德哥尔摩 | 55° | 温哥华 | 54° | 悉尼 | 44° |
雷克雅未克 | 64° | 费尔班克斯 | 64° | 惠灵顿 | 48° |
莫斯科 | 52° | 芝加哥 | 52° | 开普敦 | 42° |
哥本哈根 | 52° | 多伦多 | 54° |
然而,这又涉及到另外一个问题—— 极光与日全食和流星暴雨并称最壮观的三大天文奇观,但我有不少朋友对极光印象一般,这原因很简单:他们看到的是比较“正常”的极光,十分安静,基本没什么变化。对于低磁纬的人来说,能“看到”极光就已经很新鲜了;然而对于磁纬60-65度这一带地方而言,极光是只要天气晴朗和足够黑暗就可见的,“看到”极光并不是什么稀奇事;能让这里的观测者变得兴奋的,是强地磁活动时出现的变幻多端的极光。然而,要看到这样的极光很大程度上就要靠运气了。
最后一点,到高磁纬地区欣赏极光应该尽量选择秋冬季节前往。这倒不是因为极光出现频率的问题,而是因为高磁纬地区夏季的极昼现象会影响对极光的观察,毕竟大多数极光还没有明亮到在大白天也能看到的程度。
有什么比较好的网站可供参考?
上面其实已经列出了几个最常用的网站,我在这里再整理一下吧。
- 美国国家海洋大气局空间气象预测中心:http://www.swpc.noaa.gov/
- 空间气象预测中心的极光观测指南:http://www.swpc.noaa.gov/Aurora/index.html
- 极轨环境卫星极光监测项目主页:http://www.swpc.noaa.gov/pmap/index.html
- 西北研究所空间天气业务:http://www.nwra.com/spawx/spawx.html
- 美国国家海洋大气局空间天气预警级别说明:http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/
- 磁纬的定义:http://www.nwra.com/ionoscint/maps/maplats.html
- 阿拉斯加大学地球物理学会极光预报:http://www.gi.alaska.edu/AuroraForecast
- 萨斯科切温大学全天摄像头实时影像:http://aurora.usask.ca/
- 黄刀镇全天摄像头实时影像:http://www.asc-csa.gc.ca/eng/astronomy/auroramax/connect.asp
- 本站的“极光监测与预报”页面(综合了以上各网站的有益资讯):http://y234.cn/?page_id=5019
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