极光

定义特征

定义

极光是行星高磁纬地区大气中产生的彩色发光现象，是地球周围的一种大规模放电过程。它通常指来自太空的高能带电粒子进入地球大气层后，沿行星固有磁场进入两磁极，与高层大气的气体分子和原子碰撞而形成的亮光。

形态特征

形状

极光的形态多样，通常有四种表现：

• 稳定且均匀的极光弧、极光带：极光弧底部整齐，略微弯曲呈圆弧状；极光带有弯扭褶，看起来和飘带很像。光弧与光带分布均匀，形状稳定，沿磁纬方向分布。
• 带有射线式结构的光帘幕、光弧、光柱、光带及日冕状光块等：沿磁力线方向分布，平均厚度约200米，亮度与厚度成反比，长度跨越较大，移动速度快。
• 弥漫状极光：主要指云形斑块群，沿磁纬方向分布，每块光斑面积在100平方千米左右，亮度最低。
• 大的均匀发光面：比较常见的是红色极光光面。

颜色

极光的颜色取决于大气中的气体分子、带电粒子的波长以及带电粒子进入大气层的深度。主要颜色包括白色、黄绿色，有时带红、灰、紫、蓝等色。其中，5577埃的氧原子绿线是最重要的谱线，称为极光绿线。

原理条件

形成原理

太阳风携带的高能带电粒子（电子和质子）在到达地球附近时，被地球磁场俘获，并在地球磁场作用下被吸引到地球磁极周围区域。荷电粒子在两极高空大气中与氧、氮原子发生撞击，将电子击走，使之成为激发态的离子。这些离子发射不同波长的辐射，产生带有红、绿、蓝等极光特征色彩的可见光。

形成条件

形成极光的三要素为大气、磁场、太阳风：

• 大气：高层大气由多种气体组成，与太阳风发生作用后发出光芒。不同的分子、原子在受到冲击后所发出光的颜色不同。
• 磁场：地球磁场并不是对称的，在太阳风的吹动下变成某种“流线型”，形状类似于漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极。它削弱太阳风对地球生物的危害，引导带电粒子进入地球的两极地区。

• 太阳风：一种等离子体，是太阳创造出的能量形式之一。它是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，以每秒400千米的速度不停流动，冲击着地球磁场。

极光分类

按形态分类

• 匀光弧极光：有着均匀静止的弧状外观，静止状态可保持几小时不变，光弧宽窄不一。
• 射线式光弧光带极光：由大量长短不一垂直于光弧的射线构成，形状不规则且多变，位置和亮度不断变化。
• 帘幕状极光：很薄，有时厚度不足1千米，长度却能达到上千千米。组成这种极光的射线很长，通常散发出绿黄色，亮度从下往上逐渐变弱。
• 极光冕：射线或其它形态的光线在顶部会聚成的一个点，也称极光冠。

按观测的电磁波波段分类

• 光学极光：
  • 可见极光：有红色极光（A型极光）、白绿色极光（普通型极光）、下缘为红色的极光（B型极光）三种基本类型。
  • X射线极光：在高能电子突然遭到稠密的大气成分阻滞时产生，放射出X射线，穿透力强。
• 无线电极光：暂无详细细分信息。

按激发粒子类型分类

• 电子极光：由电子（次级或初级电子）注入地球高层大气时激发产生，可见极光和X射线极光都属于电子极光。
• 质子极光：高能质子冲入地球高层大气后被减速，能量为1万－10万电子伏的质子同氢原子或质子碰撞激发出的极光。形态通常为微弱的弥漫状光带，发生范围在高度300－500千米之间。

按发生区域分类

• 极盖极光：在磁静时表现为日照极光，发生在磁纬75°－90°，出现频率高，白天也可看到。另一种表现形式为极盖辉光，是太阳色球爆发后喷出的高能质子造成的。
• 极光带极光：发生在磁纬60°－70°，出现频率高，是夜间极光，主要是普通型极光和B型极光。
• 中纬极光红弧：在地磁活动强烈时可看到，发生在磁纬41°－60°地区，外观均匀，红弧强度最大值在400千米左右。

极光现象

极光爆发

极光爆发时，极光从无到有，短时间内亮度迅速增强，位置发生剧烈变化，极光椭圆向地球赤道方向扩张，然后逐步收缩恢复到原来的状况。

小尺度极光

包括只有100米大小的淡薄极光、尺度约1千米的多重弧状极光、尺度为1－10千米的旋涡状极光和0.1－10千米的黑色极光等。它们揭示了来自太阳的高能带电粒子和地球大气相互作用的物理过程。

相关研究

研究背景

极光是发生在地球周围的一种巨大的放电现象，通过对极光的研究有助于追溯形成极光的太阳粒子的起源，了解这些粒子从形成到消失的过程以及受到的作用力情况。极光可以作为日地关系的指示器，帮助探索太阳和磁层的奥秘。此外，极光在太阳系内其他具有磁场的行星上也可出现，对其研究有普遍的科学意义和实际应用价值，对气候、气象以及生物效应都有影响。

研究历程

人类在几千年前就发现了北极光，北极圈内土著爱斯基摩人和拉普人留下许多相关传说，诗文及绘画木刻中也有所表露。中国古代文献《竹书纪年》中有关于极光天象事件的记载，距今已有3000年左右。从国际地球物理年（1957年－1958年）开始，各国纷纷展开对南极的观测研究，建立了多个观测站对南极光进行观测。

研究成果

• 新的极光结构被定义——“喉区极光”：黄河站从2003年开始极光观测项目，研究人员利用连续14个冬季的观测数据，发现并定义了一种新的极光结构——“喉区极光”，并发现其发生频繁，空间天气可能受其影响。“喉区极光”的发生与磁层外部、内部过程和磁重联都高度相关，通过对地面极光的监测有助于提高空间天气预测能力。
• 发现“马轭型”极光的形成与演化机理：山东大学电离层—磁层耦合课题组与中科院空间中心合作，利用高分辨率磁流体力学模型对“马轭型”极光的形成和演化直至合并进行了全过程模拟，揭示了其形成与演化机理，为极区电离层建模预报提供了重要科学支撑。
• 发现地球脉动极光成因：日本宇宙航空研究开发机构和东京大学等机构利用地球空间观测卫星，发现地球脉动极光的成因是穿梭于地球磁场的电子受到等离子体波的影响而进入地球大气层，这种等离子体波使极光产生明暗现象，对理解极光的多样性有重大意义。
• 提出“跨极盖多重极光弧”新的形成机制：2020年6月30日，山东大学空间科学研究院教授张清及其领导的国际团队通过卫星和中国南极中山站地基观测，在中科院国家空间科学中心的三维磁流体力学模拟辅助下，提出了“跨极盖多重极光弧”的新形成机制，有助于人们进一步了解极光弧的形成。
• 合声谐波产生弥散极光研究方面取得进展：武汉大学袁志刚教授团队、中山大学俞江副教授联合德国地球科学研究中心、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室合作，在合声谐波产生弥散极光研究方面取得进展，提出了地球弥散极光形成的新途径，为理解地球圈层耦合提供了新思路。

极光观察

观测区域

极光出现频率最高的区域位于南北磁纬度67度附近的两个环带状区域内，宽度约6°，分别称为南极光区和北极光区。其次是离磁极25°－30°的范围，称为极光区。地磁纬度45° - 60°之间的区域称为弱极光区，地磁纬度低于45°的区域称为微极光区。极光区的形状是卵形，内部区域通常叫做极盖区，极光出现的机会比纬度较低的极光区少。

典型观测地

北半球以阿拉斯加、北加拿大、西伯利亚、格陵兰冰岛南端与挪威北海岸为主，其中阿拉斯加、北加拿大是最佳观测地，阿拉斯加的费尔班克斯有“北极光首都”的美称；南半球集中在南极洲附近；在中国，黑龙江省漠河县是观测极光的最佳地点。

观测方法

影响极光观测的最大因素是天气条件，能见度良好、天空少云或无云、没有空气污染的观测环境是基础。观测时避免满月和有许多其他光源的地方，室外温度 -10℃－15℃为宜，可准备单反相机、广角镜头、三脚架、快门线、头灯或者小手电、随身小相机等拍摄工具。

观测记录

史料记录

• 1859年8月28日，英国伦敦，美国纽约、波士顿、夏威夷，澳大利亚悉尼、墨尔本、霍巴特，墨西哥，古巴等地出现少数发生在中低纬度地区的极光事件，《栾城县志》（今石家庄市栾城区）记载“秋八月癸卯夜，赤气起于西北，亘于东北，平明始灭”。
• 1859年9月2日，英国伦敦，美国纽约、波士顿、夏威夷，澳大利亚悉尼、墨尔本、霍巴特，墨西哥，古巴等地出现少数发生在中低纬度地区的极光事件，《获鹿县志》（今石家庄市鹿泉区）记载“九年，七月夜，红光起于西北，亘于东北，经三夜始散”。
• 1959年7月15日（21时58分－02时34分），中国黑龙江省小兴安岭出现中国持续时间最长的一次极光现象。
• 1980年12月20日（0时0分－03时15分），中国黑龙江省加格达奇出现中国持续时间排名第二的极光现象。
• 1982年6月19日，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山东、山西等地出现中国覆盖范围最广的一次极光现象。
• 1984年4月14日（21时34分－37分），中国黑龙江省漠河出现中国持续时间最短的极光现象。
• 2023年4月24日（2时－８时），中国新疆克拉玛依出现极光现象，引发此次极光现象的地磁暴是在2019年12月太阳进入第25个活动周以来最强的一次地磁暴，也是近20年来最强的一次。
• 2024年5月10日晚至11日凌晨，黑龙江漠河和新疆、甘肃、内蒙古等地区受到日冕物质抛射事件的影响，地球磁场爆发了特大地磁暴（kp = 9），出现绚丽的极光。
• 2024年5月11日，辽宁大连受地磁暴影响，发生了荧光海和极光同时出现的奇异景象。
• 2024年10月8日，黑龙江佳木斯受第25个太阳活动周期内最强耀斑爆发影响，出现极光现象。
• 2024年10月11凌晨，北京地区受地磁暴影响出现极光。
• 2025年1月1日夜晚至1月2日凌晨，新疆、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁等地区受太阳活动区AR3936爆发的两个X级大耀斑影响出现极光。
• 2025年11月，北京、黑龙江大兴安岭地区，北京时间11月12日8时开始，地球出现磁暴过程，形成极光。
• 2026年1月20日，黑龙江漠河北极村，北京时间1月19日02时09分左右，太阳活动区14341爆发X1.9级耀斑，在中国北方形成极光。

相关文化

传说典故

• 附宝感孕：相传公元前两千多年的一天，附宝在旷野中看到北斗七星中飘洒出一缕散发着彩虹般色彩的神奇光带，这光带最后化成一个巨大无比的光圈萦绕在北斗星周围，光圈亮度骤然提升，附宝感孕生下男孩皇帝轩辕氏，这可能是世界上关于极光的最古老神话传说之一。

• 神仙烛龙：《山海经》中记载北方有一个神仙叫烛龙，它看起来像是一条红色的蛇，在夜空中会发出光芒。《大荒北经》中描写烛龙“人面蛇身而赤，直目正乘，其瞑乃晦，其视乃明。不食不寝不息，风雨是竭。是烛九阴，是谓烛龙”，实际上就是极光。

其他传说

在爱斯基摩人的故事里，北极光被认为是鬼神指引逝者的灵魂通往天堂的火炬；北美人认为那是在没有太阳的时候，上帝和神灵身着五彩的霓裳快乐地舞蹈；在芬兰人想象的世界里，极光是鲸鱼在大海中游戏所掀起的冲上天空的巨浪；丹麦人认为那是天鹅被冻在冰雪里后，奋力挣扎，拍动的双翅惊动了天神；东方人则将美丽的北极光看作是年轻的母亲渴望拥有婴儿的象征。

影视作品

《北极光》是由戈日泰执导，黄海、张棪琰、白德彰主演的一部东北年代剧，讲述了转业军人张北星在大兴安岭为气象工作投入一生的故事。

其他作品

《北极光》是作家张抗抗的中篇小说集，2022年由广西师范大学出版社出版，收录了作者从1980年－1995年的中篇小说代表作，其中同名短篇作品描绘了在社会变革浪潮下青年一代的思想变化和成长。

热点消息

极光的本质：太阳与地球的磁场交响曲

极光是太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场后，与高层大气分子或原子碰撞激发产生的发光现象。其形成需满足三个核心条件：大气、磁场、高能带电粒子。当太阳活动剧烈时，日冕物质抛射释放的带电粒子以每秒数百公里的速度冲向地球，被地磁场引导至两极附近。在距离地面90-130千米的高空，这些粒子与氧、氮等气体分子碰撞，使后者进入激发态并释放光子，形成肉眼可见的极光。

极光的颜色与元素种类及碰撞高度密切相关：绿色（557.7纳米波长）源于氧分子在100-200公里高度的激发，红色（630纳米）则来自200公里以上氧分子的缓慢退激，紫色和蓝色则由氮分子在更低海拔的碰撞产生。其形态包括带状、弧状、幕状、放射状等，动态变化可能持续数秒至数小时，甚至形成覆盖数千公里的极光带。

极光预报技术：从太阳活动到地面观测的精准推演

现代极光预报依赖于对太阳活动的实时监测与地磁暴预警。国家空间天气监测预警中心通过分析日冕物质抛射的强度、速度及方向，预测其抵达地球的时间及可能引发的地磁暴等级（以KP指数衡量，0-9级，数值越大暴发越强）。例如，2025年1月跨年夜至次年1月2日的两次极光，均因提前2-3天成功预判地磁暴而实现精准观测。

预报信息通常包含以下要素：

• KP指数与可见范围：KP≥4时，中国漠河、北欧、加拿大北部等地可见极光；KP≥6时，极光可能南扩至中纬度地区。
• 时间窗口：地磁活动活跃期为每日22:00至次日凌晨3:00，其中凌晨1:00-3:00因大气透明度最佳，观测成功率最高。
• 天气与光污染：晴朗无云的夜空及远离城市光污染的区域是理想观测点。

公众可通过国家空间天气监测预警中心官网或专业APP（如My Aurora Forecast）获取实时数据，包括KP指数、极光分布图及未来27天预测。

春节极光观测时间表漠河2026年

2026年春节期间（2月17日-24日），漠河进入极光高发期与太阳活动第25周期峰值叠加阶段，观测条件显著优化。核心观测时段为2月18日-22日每日22:00至次日凌晨3:00，其中2月20日（正月初三，新月）前后1-2天为黄金窗口期。此时段地磁指数（KP值）预计≥4，晴空概率高，观测成功率可达60%以上。

需注意：

• 月光干扰：满月前后（如2月17日除夕、2月24日初八）月光会削弱极光亮度，建议避开。
• 临界KP值：漠河观测临界值为KP=3，KP≥4时概率显著提升，KP≥6时可能出现红色极光。
• 实时确认：观测当日18:00后需再次确认KP指数变化，若发布地磁暴预警，可延长观测至凌晨4点。

全球极光观测目的地推荐

1. 冰岛：全球唯一全境位于极光带内的国家，首都雷克雅未克周边即可观测。辛格维利尔国家公园、蓝湖温泉等地结合自然景观与极光，体验独特。
2. 挪威特罗姆瑟：被誉为“北极光之都”，每年9月至次年4月为最佳观测期，城市内即可目睹极光，搭配狗拉雪橇、冰钓等活动。
3. 芬兰拉普兰：1/3土地处于北极圈内，入住玻璃穹顶屋可躺赏极光，圣诞老人村等民俗体验丰富。
4. 加拿大黄刀镇：被NASA评为全球最佳观测地之一，年均240天可见极光，地势平坦视野开阔。
5. 瑞典阿比斯库国家公园：特殊“蓝洞”现象保障晴朗夜空，徒步穿越北极荒野后静候极光降临。

极光观测的安全指南

极光本身无害，但需注意以下风险：

• 紫外线防护：雪地反射率超80%，长时间户外活动可能引发雪盲症或皮肤损伤，建议佩戴防紫外线护目镜及高系数防晒霜。
• 低温环境：极地气温可能低至零下40℃，需穿戴防寒服、手套、暖宝宝等装备，每2小时返回室内回暖。
• 特殊人群：安装心脏起搏器者应避免强地磁活动区域，孕妇、儿童及心血管疾病患者需谨慎评估风险。
• 地磁暴影响：理论可能干扰短波通信，但无直接生物效应，无需过度担忧。

极光研究的最新突破

2025年，中国“羲和号”“夸父一号”卫星及子午工程Ⅱ期监测网络，实现了对太阳活动、地磁暴及极光形成的全链条探测。2027年计划发射的太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）将进一步揭示太阳风与地球磁场的耦合机制。同时，科学家通过实验室模拟磁重联过程，已能复现极光带电粒子的加速现象，为空间天气预报提供更精准的物理模型。

极光不仅是自然界的视觉盛宴，更是太阳活动与地球磁场相互作用的直接证据。随着观测技术与理论研究的进步，人类正逐步揭开这一“绿色绸缎”背后的宇宙奥秘。

注：词条内容部分参考来源^{[6][7][1][2][3][4][5]}

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极光(图1)

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极光(图6)

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