美国阿拉斯加熊湖附近的极光

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

北京

34度

呼伦贝尔

43度

兰州

30度

呼和浩特

35度

漠河

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/)。

亚欧地区各K指数的分界线(注意:不是平均线;来自空间天气预测中心)

  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。