我們都愛「歐若拉」 | 中國國家地理網
文章出自:中國國家地理 2015年第06期 作者: 李斌
標籤: 天文地理
「歐若拉」,傳說中的極光女神,當她用五色光焰照亮天堂時,這世間所有的光芒都黯然失色——極光,是我們在地球上所能看到的最壯觀華美的自然現象之一,從古到今,吸引著無數人去探尋它的秘密,而現在越來越多的中國極光愛好者,也開始痴迷於追尋極光的蹤跡。那麼極光究竟是如何產生的?哪裡是欣賞極光的最佳區域?我們在中國能看到極光嗎……請讓我們一起來聽聽本文作者極光研究者李斌的說法。沉沉的夜空突然被點燃極光的華彩照亮了漫漫極夜「壯麗的天空景象!你用光焰和五色充盈了漫漫極夜,你迷人的輝耀令大西洋的金色黃昏、令熱帶的華麗植物、令戈爾康達鑽石的燦爛光澤全部黯然失色!」這是開創了現代極光科學研究的丹麥學者Sophus Tromholt於1885年寫下的讚美極光的詩句。從人類第一次看到極光開始,這種奇幻壯麗的自然現象就吸引了無數人讚美膜拜,探索追求。
「神秘北極圈,阿拉斯加的山巔,誰的臉出現在海角天邊……」耳機里傳來張韶涵清越的嗓音,這首名叫《歐若拉》的歌曲,曾是我大學時期最喜愛的歌曲之一。最初聽這首歌時,我其實並不明白「歐若拉」到底是什麼意思,後來才明白它是英文單詞Aurora的音譯,源於希臘神話中的極光女神(也是曙光女神),但我並未想到將來有一天自己的工作和生活竟然會與這位女神聯繫在一起。
彼時,我正身處挪威斯瓦爾巴群島,和挪威卑爾根大學的小夥伴們一起坐在通往山頂觀測站的履帶車上。透過加裝了防護欄的車窗,我突然看到天空中隱約有綠色的光芒閃過,我摘下耳機指著窗外大喊道:「Is that aurora(是極光嗎)?」「Yes!Yes!」同行的小夥伴們也都興奮起來。
鑒於極光在空間物理現象及科學研究等方面的重要性,極光研究已成為世界各國極地高空大氣物理科學領域研究中相當重要的環節,極光的綜合觀測也成為各國極地科學考察活動的重要科考項目。1989年2月我國在南極建立了中山站,並在中山站設立了研究極光的專門儀器設備和專業研究人員。
從2010年起,我來到瑞典皇家工學院攻讀空間物理學博士學位,研究方向為極光物理學,成了一名專業的極光研究者。
儘管我在書本和照片上早已了解到了極光的形態和顏色;儘管同行的小夥伴們都來自挪威,之前或多或少都見到過極光,但在這個位於北緯78°幾乎沒有任何光污染的海島觀測站上,親眼目睹銀河映襯下的極光,對任何人來說都是無比震撼的一件事。
上面回憶的是2011年我第一次看到極光時的情形,那種衝擊與震撼實在無法形容,後來我常常用坐在第一排觀看IMAX巨幕電影來比擬,但這種說法也只能描述我當時感官之萬一。
2004年7月,我國於挪威的斯瓦爾巴群島建立了北極科學考察站——黃河站,值得稱道的是,黃河站擁有全球極地科考中規模最大的空間物理觀測點。極光總是共軛發生的,即從位置上看總是在南北極同時對稱發生,而我國中山站和黃河站均位於極隙區緯度,形成了國際上為數不多的共軛觀測體系,可以開展獨具特色的極光南北共軛觀測。攝影/胡澤駿雲上的蠟燭、火狐狸的尾巴……最初人們關於極光形象的描摹五花八門
最初,極光這種神奇的現象給人們帶來的並非美的享受,而是好奇和恐懼:居住在北極圈內的愛斯基摩人認為極光是走向天國的通道,是亡者的幽靈用火把為後來者點亮的通道;生活在拉普蘭(其地理位置包括挪威、瑞典、芬蘭和俄羅斯在北極圈內的地區)的薩米人對極光則充滿恐懼,認為極光會攜帶斧頭飛越天空,殺死任何嘲笑它的人,因此在明亮極光下行駛的雪橇不允許使用鍾鈴,以免驚動極光而遭遇不幸;北美福克斯的印第安人則認為,向極光發出哨聲,相當於用魔法召來鬼魂和神靈……
在16世紀的畫作中人們想像極光是天空中的蠟燭從最開始出於對未知的恐懼中走出後,人類對極光這種神奇的現象就充滿了好奇和探索的慾望。關於極光的成因人們展開了五花八門的想像:亡者在天堂點燃的火炬、火狐狸尾巴掃起的雪花在月下的反射、格陵蘭冰原反射的光芒……凡所種種,不可勝數。圖為1570年,在古波希米亞地區古登堡發生了一次極光,當時的人們把它想像為雲層之上點燃的蠟燭,並用一幅木版畫描繪了下來。
17世紀以波蘭王后為模特繪製的極光女神畫像在波蘭華沙的維拉諾宮,王后化妝間的天花板上,留存著一幅繪製於1681年的油畫。這幅油畫名為《歐若拉》,畫家以波蘭國王約翰三世的王后為模特,繪製了傳說中的極光女神歐若拉。歐若拉最初是希臘神話中的曙光女神,神話流傳至北歐,又演繹出了新的內涵和版本,歐若拉則被認為是極光女神。
19世紀中期人們對極光形象的描繪漸漸從想像轉為現實這幅繪製於1865年的油畫,是被譽為美國19世紀後半期最偉大的風景畫家——弗雷德里克·埃德溫·丘奇的作品。他的畫作以逼真而富浪漫主義情趣而聞名。這一作品是根據其朋友艾薩克·以薩列·海耶斯船長的筆記和素描繪製的,細心觀察你會發現船長的船就出現在畫的左下方。作為一位常年在外的旅行家,丘奇還憑藉自己的極地知識,於1859年航行到了北美哈得孫灣與大西洋間的拉布拉多半島海岸。
關於極光的口頭傳說還有許多,這裡就不一一贅述。但關於極光最早的文字記載卻並非來自北歐,目前較為公認的是中國《漢書·天文志》中的記載:「孝惠二年(公元前193年),天開東北,廣十餘丈,長二十餘丈」——記錄者認為極光是天被分開後漏出的光。到了13世紀以後,人類關於極光有了一些系統和更近乎實際的看法,比如有人認為極光是格陵蘭冰原反射的光芒。而17世紀歐洲的一些極光研究者則認為,極光是月光被高空中的水和冰反射後看到的光線,甚至到今天,有些人仍持有這樣的觀點。
關於極光的種種想像,也映射在了畫紙上。極光的圖像記錄最早出現是在歐洲的一些畫作當中,最初極光被描摹為飛翔的女神、雲端之上的蠟燭抑或是火狐狸的尾巴……相對客觀和科學的描繪直到19世紀才出現。
這也與真正利用現代科學手段對極光進行研究的時期基本吻合,在19世紀中期,人們開始意識到極光的出現與地磁場的變化有關係——1859年英格蘭天文學家觀測到一次強烈太陽黑子的事件,18小時後倫敦的Kew觀測台站測量到了劇烈的地磁變化,大約一天之後,大洋對岸的耶魯大學教授Elias Loomis目睹了橫跨美國的壯觀的極光,並寫道:「這是美國歷史上(關於極光)最顯著的記錄。」就此將極光與太陽活動聯繫起來。
高能粒子沿磁力線進入大氣層撞擊大氣中的原子和分子地球磁場,就像我們小時候玩的直條磁鐵,磁力線本來應當是閉合的,從南極(磁北極)發出最終回到北極(磁南極)。但是由於太陽風對磁力線的擠壓,在南北緯65—75度附近的位置出現了敞開的磁力線,換句話說,這裡的磁力線沒有回到極區,而是被攜帶有磁場的太陽風所拖拽伸長,最終在地球背向太陽一側形成幾乎平行於黃道面的磁場。這個閉合與敞開磁力線的邊界便是高能粒子流向地球的主要通道,這也導致我們觀察到的極光的最強部分,一般分布在一個以磁極為中心的環形區里。
強烈吹拂的太陽風與保護地球的地磁場太陽無時無刻不在向周圍空間發射各種粒子,這些帶電粒子流即為太陽風。當超音速的「太陽風」掠過地球時,好像要把地球磁場從地球上吹走似的——在對著太陽的一側,地磁場被太陽風壓縮,而背向太陽的一側,地磁場被拖拽伸長,形成所謂的磁尾,大量粒子便儲存在這裡。太陽風與地磁場壓力平衡的位置被稱為磁層頂,我們可以把它想像成一個羽毛球的形狀。這樣的結構像一個防護罩保護著地球,使太陽風中的電子很難直接進入地磁場。
日冕物質拋射帶來了衝擊地球的等離子體是極光發生的直接原因類似於為草坪洒水的旋轉式噴頭噴出的水流,由於太陽的自轉,日冕物質拋射(圖中以太陽為中心發出的帶狀部分)在離開太陽後的飛行軌跡是一條弧線。如果地球正好經過這條弧線與地球軌道的交點附近區域,地球磁場便會受到這股等離子體流的強烈衝擊。而從「在地球上觀測到的等離子體密度變化曲線」中我們可以看到,5月7日時等離子體密度發生了突變,即說明此次衝擊發生在5月7日,極光發生的日期也是在5月7日。
現代科學認為,從現象上說,極光是一種可以在地球高緯度地區的高空中觀察到的大氣發光現象。1958年人類首次發射火箭進入極光,鑒別出高能電子流是極光的主要激發源。
那麼這些高能電子流來自哪裡呢?究其源頭,它們一部分源自於離我們最近的恆星——太陽,太陽無時無刻不在向周圍空間發射各種粒子,這些粒子構成了我們一般所說的太陽風;另一部分則是儲存在地球磁場中的高能粒子。
這些帶電的高能粒子與高層大氣中的分子和原子相互撞擊所產生的氣體發光現象就是極光。由於地球大氣主要由氮氣和氧氣構成,所以極光的色彩也主要來源於氮和氧。
觀察人們拍攝到的各種極光照片,你會發現紅色多見於極光頂部,即離地面較遠一側,而底部顏色更接近藍綠色。這是因為大氣層不同高度的氣體組分是不盡相同的。
在距地表200公里以上的高空中,大氣中粒子濃度比較低,相對而言氧原子的數目最多,帶電粒子撞擊到氧原子時,氧原子受激發會放出紅色光,但這種顏色通常非常微弱,只有在太陽活動強烈的情況下才能被看見。在100—200公里的空中,氮分子的數目最多,其次為氧原子,基態的氮受到撞擊時會發出紫光,電離狀態的氮則會發出藍光,但藍光和紫光不容易被人眼感知;而在這個高度,氧原子的發光過程因為受到其他粒子撞擊干擾,轉而放出綠色光來,相當高濃度的氧原子再加上人眼對綠光最為敏感,所以綠色也就成了極光最常見的色彩。再往下走,氧原子的濃度在距離地面100公里的高度迅速降低,電離狀態的氮取而代之成為發出可見光的主體。
但在實際觀察中,肉眼最常見到的極光其實是灰白色的。因為人眼不像相機可以對各種光線進行選擇性過濾和累積,各種色彩混合在一起,如果發光強度都不太大,看到的就是灰白一片,就像夜晚的雲一般。
追逐極光並非單純碰運氣的事,極光其實可以準確預測在歐洲的幾年留學生活中,旅遊是大多數同學的重頭戲之一,由於我研究極光的緣故,周圍人常常在做計劃的時候向我諮詢:「去哪裡能看到極光啊?」「這個月份去合適嗎?」「我的相機能不能拍到啊?」後來我又發現,現在越來越多的國人開始對極光感興趣,在我經常光顧的一個中文旅遊論壇中,北歐版日漸火熱,許多人在那裡曬自己拍攝的極光照片,然後更多的人表示有計劃要去看極光。
分立式極光我們最常看見的強烈極光地磁場由於受太陽風影響而發生擾動,磁尾發生磁亞爆過程,大量電子從地球背向太陽一側沿地磁場線向地球運動,經過幾十分鐘到數小時的旅行,它們到達接近地球南北極上空的區域,在這裡存在一個強達數千伏特的沿磁場線的電場。如同足球比賽的臨門一腳,電子在這裡得到極大加速,使能量從數百電子伏特上升到數千電子伏特。這些高能電子就像強力前鋒射出的足球,以極高的速度沖向大氣層,這一過程被稱為「極光粒子加速」,此時我們在地面上看到的就是最常見的極光,即底邊整齊微微彎曲的圓弧狀極光——極光弧,或稱為分立式極光。攝影/羅青青
彌散式極光雖然不夠強烈但可以充溢整個天空在磁層中存在著一個磁鏡區,它的特點是可以約束電子,不讓它們出去而是在磁鏡點之間來回反射,就像光在鏡面間來回反射一樣。但有時外來的電磁波或地磁場的形變會使電子能夠突破磁鏡點,進而撞擊大氣,這些電子普遍能量很高,但是通量不大,所以造成彌散狀的極光。此時極光不再像懸於天空中的彩色飄帶,而是瀰漫在整個天幕之中,洋洋洒洒,蔚為壯觀。攝影/劉建軍
與此同時我發現一個現象,多數人去看極光只是碰運氣,很多人耗費了大量的時間和精力卻空手而歸,在各種「經歷貼」中往往可以看到從夜晚等到黎明,「凍成狗」,卻最終一無所獲的「悲慘」經歷。而對於看到極光的人,大家則紛紛對他們的運氣表示羨慕。
但你是否知道,想要看到極光並非只能靠運氣、拼人品,極光其實是可以預測的,尤其短期(幾小時)預報可靠性相當高。對預報的正確理解,至少可以減少一些在寒冷冬夜裡的等待時間。
前面提到極光是由太陽風和地球磁場中的高能粒子與高層大氣中的分子和原子相互撞擊所產生的氣體發光。但我們都知道,由於地球本身存在磁場,它形成的磁層就像一個保護罩,保護地球大氣不被太陽風吹走。也就是說太陽風一般都是吹拂過地球,並不會直接穿透磁層,高能粒子也就無法進入大氣層了。但這個「保護罩」並不是一個完美的閉合球形,在地球背向太陽的一側,磁力線不能返回磁極,而是被太陽風拖拽著遠遠地向地外空間延伸,形成狀如彗星尾部的「磁尾」。
漫天極光在「極光之城」的天幕上肆意撒歡兒挪威的特羅姆瑟,有著「極光之城」的美譽,被認為是全球最好的極光觀測點之一,但能否看到極光還和當地的天氣有著密切的關係。2015年3月下旬,幾天來的連續降雪讓所有人幾乎都不再對看到極光抱有希望。24日,大雪初停,攝影師一行趕到特羅姆瑟郊外,彼時天空中仍有浮雲,但極光終於現身,猶如綢緞般不時地在天空中舞動,把整個天空染成一片明晃晃的綠色。又過了2個小時,月亮逐漸落下,雲也散去了不少,極光更加肆意地佔滿了整個夜空,綠色、紅色、藍色、黃色、紫色……各種色彩雜糅在一起,把天空裝點得光怪陸離。攝影/葉梓頤
科學家們發現地球上的強烈極光活動與一種叫做日冕物質拋射的過程關係十分緊密。所謂日冕物質拋射,顧名思義就是太陽日冕層的大量物質(主要包括電子、質子和一些重原子)被拋射到宇宙空間中。這部分粒子被拋射出的速度非常快,日地間衛星就曾經觀察到超過1000公里/秒的電子流,這一速度是平靜時太陽風的2倍。此時太陽風的磁場可能會與地球的磁場發生複雜的相互作用,方向相反的磁力線在某種情況下重新連接(其具體原因涉及當今空間物理學界最熱門最神秘的話題之一——「磁重聯」現象,關於它的本質還在探索過程中),此時太陽風中的高能粒子流或儲存於磁尾中的電子便會沿著磁力線方向飛向地球,進入大氣層,引發極光了。
現在,日冕物質拋射可以通過儀器很方便地進行觀測,這一高能等離子體流被拋出後,在宇宙空間中經過大約幾十小時的飛行便可到達地球軌道。基於此,科學家們就可以對極光的發生提前3—5天進行預報了。
太陽耀斑, 地球上極光盛宴的源頭2015年3月15日,編號為2297的太陽黑子於世界標準時間02:13爆發出一個持續時間很長的C9級耀斑,此前這個黑子已經陸續產生了數個中等強度的M級耀斑和一個X級耀斑。一個C級的耀斑通常不會引起人們太大的注意。但這次爆發引發的磁場變化導致了一個局部的暈狀日冕物質拋射,而恰好這次拋射的方向大致指向地球,種種機緣巧合,終於造成了地球上隨後發生於3月17日的極光盛宴。供圖/Solarham
而位於日地間引力平衡點的太陽監測衛星ACE,更是像地球看門人一樣,可以為我們實時監測太陽風所帶磁場的方向、等離子體密度、速度等。經過長年的觀測和計算髮現,從ACE衛星在日地間引力平衡點觀測到南向磁場,到地球南北極高空觀測到極光大致需要幾十分鐘到數小時的時間。基於此又可以對極光進行幾小時的短期預報,準確度非常高。
甚至對極光還可以進行實時預報。極光發生時地磁會發生突變,因此我們可以利用一些科研機構在網上提供的北歐、北美和俄羅斯一些宜於觀測極光地區的實時磁力計頁面。我們只需要從中找到自己所在地的名字,關注該區域或附近地區的地磁場變化情況,當看到地磁場發生強烈變化時,便可喝完咖啡,拿起相機出門「邂逅女神」了!完全不用在寒夜中苦苦守候。
3月17日極光大爆發時的極光卵我們所觀察到極光的最強部分,一般都分布在一個以磁極為中心的環形區域里,這個區域被稱為極光卵。極光卵的位置和形態會隨著磁暴強度不同而變化,但一般會控制在磁緯度為65—75度之間的地方。遇到特彆強烈的爆發時,極光卵可伸向磁緯60度甚至50度以下的地區,這就是在中低緯度地區偶有極光觀測報告產生的原因。圖為3月17日這次極光大爆發時的極光卵模擬圖。供圖/Solarham
2015年3月15日世界標準時間02:13,科學家們觀測到編號為2297的太陽黑子爆發,導致了一個局部的暈狀日冕物質拋射,恰好這次拋射的方向大致指向地球。於是,科學家們預報,這次爆發將於晚些時候——2015年3月17日,對我們的星球產生影響。3月16日,掃過我們星球的高能質子能量級別逐漸上升,這是行星際衝擊波將要影響我們星球的預兆。3月17日世界標準時間04:05,ACE衛星探測到了比預測稍早到來的衝擊,太陽風速度超過500公里/秒,磁場方向指向北。半小時之後,世界標準時間04:35,位於美國科羅拉多Boulder觀測站的地磁計記錄到了地磁突變脈衝,這標誌著行星際衝擊波掃過我們的地球。最初的情形看起來並沒有什麼特別之處,但磁場方向很快便轉至南向並持續了相當長時間,為我們帶來了一次強烈的地磁風暴。這次風暴持續了超過24個小時,其中的大部分時間風暴強度都高於中等水平,導致了地球中高緯度地區許多地方,都觀測到了壯觀的極光現象。人們不僅在北歐、加拿大、美國北部這些傳統極光觀測區看到了極光,甚至在英國、法國、荷蘭、紐西蘭、澳大利亞,觀測者們都得以欣賞這些年來最好的一次極光爆發。
難道「極光女神」對中國存在偏見,在中國想看到極光怎麼就這麼難講到這裡,細心的讀者可能會發現,在上面共享「極光盛宴」的名單中,並沒有出現中國。3月17日這一天,連位於北緯51°30"的倫敦「歐若拉」都在那裡展露了曼妙的身姿,而在比它緯度更高的中國漠河(北緯53°48"),苦苦等候的天文愛好者卻依然一無所獲,這是為什麼呢?難道是「極光女神」對中國有偏見?
其實有「偏見」的並非「極光女神」,準確地說是地球磁場存在「偏心」。前面提到高能粒子是沿著磁力線進入大氣層的,所以極光發生受地球磁場分布的影響,大多出現在磁緯度較高的地方。我們觀察到的極光的最強部分,一般也都分布在一個以磁極為中心的環形區里。在極光研究中,這一環形區域被稱為極光卵。磁極與地理的南北極並不重合,以其為中心建立的磁緯度系統與地理緯度系統顯然也不可能是同心圓,而是「偏心」的。你也可以把磁緯度系統想像成一個罩在地球上的網籠,因為圓心不重合,它的網格和地球的經緯度網格自然也不會重合。
2015年我國北方部分城市磁緯度
磁極點與地理極點並不重合,磁緯度和地理緯度也不相同地球的磁場強度和方向是隨時間而改變的,因此磁極點的位置和地理極點並不重合,而且也在隨著時間變化不斷漂移。圖為1900年以來,北半球磁極點的大致位置以及科學家預測的未來磁極點方位。又因為磁極點在不斷變動,所以地球上某一地點的磁緯度也是在不斷變化的,圖表為2015年我國北方部分城市的磁緯度。
在北半球,現在磁極點的位置在美國阿拉斯加地區以北,北緯86.3度,西經160.0度的北冰洋之上,所以就相同的地理緯度來說,加拿大和美國等地的磁緯度要比我國的磁緯度更高一些。如紐約和北京大致都在北緯40度,但從磁緯度上看,紐約為50度左右,北京只有30多度,兩者相差在10度以上。所以在較強磁暴發生時,美國本土北部地區會有觀測到極光的報告,然而磁緯度較低的中國,近代期間觀測到極光的報告卻非常少。近十幾年來,我只聽聞北京天文館館長朱進有過比較確實的觀測到極光的經歷。
至於為什麼在中國古代卻屢有極光發生的記錄,這很可能和磁極點的另一個特性有關——磁極點不是固定的而是在不斷漂移中。
2000年時,北半球磁極點在北緯81度,西經109.6度,大致位置是在加拿大伊麗莎白女王群島以北;1990年時,磁極點的位置為北緯78.1度,西經103.7度,落在伊麗莎白女王群島之上;1900年時,磁極點則在北緯70.5度,西經96.2度,是在加拿大的布西亞半島上……我們可以看到一百多年來,磁極點的位置變動很大。而在此前的千百年間,在中國古代,很可能由於磁極點的漂移,中國存在著磁緯度比較高,比較容易看到極光的時期。
總之,對於現在的中國人來說,想要在中國本土等到極光降臨難度確實太大,中國最北的地方漠河,它的磁緯度也只有40多度。真的想要追尋極光,還是需要遠赴萬里之外,去往磁緯度更高,更接近極光卵的地方才行。大致上說,北半球極光卵一般會出現在磁緯度為65—75度之間的地方,比如北歐的拉普蘭地區、冰島、格陵蘭島、美國阿拉斯加以及俄羅斯的北部地區。
在北極點附近需要向南才能看北極光要看極光需要到高緯度地區,但並非緯度越高越好。因為極光多發生在以磁極點為圓心的一個近似環狀區域內,所以在磁極點附近反而不容易看到極光。比如在挪威斯瓦爾巴群島北部,由於這裡過於靠北,已進入極光卵內部,一旦地磁活動有所增強,極光反倒會遠離這裡,所以在這裡攝影師其實是向南才能拍到極光。攝影/陳海瀅
然而,想看極光也並非越靠近磁極點越好。正如前文所說,極光分布在一個環形區域內,磁極附近反而看不到極光。比如我曾經到過的斯瓦爾巴群島上的觀測站,由於這裡通常都已進入了極光卵內部,一旦地磁活動有所增強,極光反倒會遠離這裡,所以這裡的工作人員常常說我們要向南才能看到北極光。
需要注意的是,極光卵的大小與位置並非一成不變,而是與磁暴強弱有直接關係,磁暴越強,極光卵的半徑越大,位置也越偏向低磁緯度地方,同時環形區域的寬度可能會增加,這也意味著越多的低磁緯度地區有機會看到極光。這也是為什麼今年3月17日的那場極光大爆發時,英國、愛爾蘭、法國、比利時、荷蘭等平時很難看到極光的國家反而能看到極光的原因。
極光發生的邊界在哪裡極光其實可以想像成空中的電流,它的變化會引起周圍磁場的變化,這種變化被地面磁力計記錄到,就是我們看到的地磁突變。Kp指數,是由分布於全球的13個地磁監測站記錄到的地磁擾動量的平均值,它反映了某一時刻全球整體的地磁活動水平。通常來說,Kp指數越強,對應的極光活動水平越高,越多低緯度地區可以看到極光。通過多年的觀測和數字模型計算,我們可以繪出某一Kp值時對應的極光卵低緯度一側的邊界,即圖上的曲線。但要注意,極光一般分布於100公里以上的空中,所以不是必須到達正下方才能看到。理想條件下,天空中的視野是300公里半徑,所以離極光300公里遠,理論上還能看得到。
晴朗的夜晚,站在山巔或是開闊的平野中,讓我們把期待的目光投向北方(針對北半球大部分地區)。突然間,你會發現地平線上透出了一抹若有若無的亮色,又好像有灰白的雲從暗色的夜幕中湧起。這時請千萬不要著急,一定要耐心守候,因為極光是有其發展過程的,開始時往往很弱,但隨著磁暴的發展,它會漸漸變強。
發生在木星上的極光比地球更加明亮極光現象並非地球所獨有,在太陽系中,木星和土星這兩顆行星都有比地球更強的磁場,在它們磁極的附近也都會發生強烈的極光。觀測者們發現,在木星經常出現極光,比地球極光明亮數千倍,並且覆蓋範圍是地球的數倍,通常科學家們認為木星極光是太陽帶電粒子與木星磁場發生碰撞所產生的,但也可能是由於木星和它的衛星單獨交互作用所致。圖為經過處理的木星極光照片。
宇航員在國際空間站拍攝到的南極光2011年9月17日,宇航員在國際空間站經過南印度洋上空時,發現在南極地區一次盛大的「極光秀」正在上演,於是拍攝下了這幅珍貴的照片。極光大致發生在100—400公里高度的大氣層上,從照片中我們可以清楚地看到,在最高處極光的顏色是由氧主導的紅色,再往下則是極光最常見的綠色——氧原子發光受其他粒子碰撞阻礙時發出的顏色。攝影/羅伯特·西蒙
淡色的光芒慢慢向頭頂移動,光焰越來越強,色彩越來越華美。我的耳邊彷彿有歌聲在迴響:「綠光在那裡,觸電般不可思議,像一個奇蹟,划過我的生命里……」
是的。不論你讀過多少描述極光神奇和壯美的詩句,不論你看過多少反映極光奇幻和絢麗的照片,只有當你親身沐浴在極光之下時,才能真正體會到這是怎樣不可思議的一個奇蹟。
願大家早日追尋到生命中的「女神」——那令無數人讚美和傾倒的「歐若拉」!
璀璨的極光劃破天際映照在冰原上在3月17日那場極光盛宴中,一些中國極光愛好者也遠赴北極圈,追蹤到了「歐若拉」的蹤跡。當看到可能有極光爆發的預測後,在冰島冰河湖地區的攝影師就開始積極為拍攝極光努力了,他們查閱了當地的最新雲圖,一路西行,躲避陰雨。工夫不負有心人,在開出幾十公里後,西方逐漸放晴,一條綠色光帶突然飛舞在了當空。此後一整晚,天空中被五顏六色、形態各異的極光佔據,射線狀、飄帶狀、窗帘狀等等各種形態的極光瘋狂舞動變幻,綠色、紅色、紫色……各種各樣的顏色全部可以用肉眼直接看到。攝影手記在北極為「女神」拍「寫真」,不僅要吃得了苦技術更得高
在這次的極光拍攝過程中,與極光的第一次相遇,完全是個意外。當時,我身處挪威羅加蘭郡,剛剛辛苦地攀上了高達604米的天然平頂懸崖——佈道岩,這裡可以給人們提供一個絕妙的觀看和拍攝呂瑟峽灣的角度。我換上魚眼鏡頭,想在鏡頭中盡收呂瑟峽灣的星光,卻意外發現拍出的照片左下角有瑩瑩綠光在懸崖後若隱若現。抬頭細看,又發現這光線肉眼看上去並不明顯。是月光還是極光?出於好奇,我拿起相機對著東方的天空開始連拍。結果,在相機顯示屏里,我清楚地看到光帶像絲綢一樣徐徐舞動,而且還呈現出明顯的光柱和顏色分層。沒錯,是極光!當肉眼看到的極光比較微弱時,我們可以通過相機較長時間的曝光,將極光的細節更清晰地展現出來,此時應適當地調高感光度,或者將光圈增大,減慢快門。
葉梓頤天文攝影師
柔美的極光籠罩在呂瑟峽灣的懸崖之上在佈道岩拍攝呂瑟峽灣星光時,攝影師與極光意外邂逅。彼時極光比較微弱,用肉眼看上去猶如月光一般。但在調高感光度、增大光圈減慢快門後,相機的顯示屏里,極光呈現出了美妙而柔和的色彩,而且還有著明顯的光柱和顏色分層。攝影/葉梓頤
與極光的第二次相遇,則是誠心等候的結果。挪威的特羅姆瑟是著名的極光觀測地,可惜我抵達時,天氣並不樂觀,傍晚天氣還是晴朗的,但當我興沖沖地扛著大包小包去拍極光時,又開始下起了雪,雲也遮住了整片天空。按照行程在這裡我只能待6天,沒想到這6天卻天天下雪。在離開特羅姆瑟的前一天,天氣預報說晚上7點後可能會晴天,我決定最後再試試運氣。3月25日凌晨,天空中浮雲還未消退,月亮在湖面上投現出漂亮的月柱,遠處橘紅色的暮光停留在天際,預兆著極夜即將過去。非常幸運,我等到了極光!與第一次見到的隱隱亮光不同,這次,「歐若拉女神」在我們面前跳起了熱烈而歡快的舞蹈。隨著月亮和浮雲的退去,極光更加肆意舒展,像一首樂曲有節奏地涌動著,到了高潮時分整個天空都被染綠了。強烈的極光明亮且閃動極快,除了對焦要穩准以外,對曝光的掌控要特別留心。為此我特意將快門速度調快,使得相機能更好地捕捉到「女神」的倩影而又不至於過度曝光。無論你看過多少關於極光的照片,絕不等於你見識過極光;只有當你親身沐浴在極光之下,按動快門、看到自己親手為「歐若拉女神」拍攝的寫真時,你才能真正體會到那無與倫比的興奮與幸福。
漠河能看到極光,基本都是傳說我1983年參加工作來到漠河,至今30多年來,從沒有看到過一次真正的極光;我也一直在拍星空,但從沒有拍到過真正的極光。
徐國棟戶外攝影師
漠河雖然是我國緯度最高的地方,在北緯52°10′—53°33′之間,但和經常能看到極光的挪威、瑞典、芬蘭等地相比,緯度還是不夠高。此外,從地形條件上看,即使出現極光,在漠河其實也很難觀測到。因為這裡山高林密,人們大都住在山溝里的平地上,在山嶺和樹木的遮蔽下,視線很受影響。今年3月17日,號稱20年來最強的一次極光爆發,我在漠河還是沒有看到極光。
漠河的兩種「偽極光」黑龍江漠河是中國最北的地方,也是一般人認為在中國最有可能看到極光的地方。但其實漠河的緯度雖然在52—53度,但它的磁緯度並不高,只有40多度,想要看到極光並不是那麼容易。在漠河有時會看到一種「人造極光」,即由人為向空中投射強光,強光打在煙霧或雲層上,顯現出縹緲的色彩來,看上去非常像真的極光(上、右 攝影/徐國棟)。
此外,在夏季的傍晚或黎明,人們有時在漠河會看到天空中有發光的條帶,於是誤認為那就是極光,但實際上這只是發生在高緯度(50—65度)地區的另外一種大氣發光現象——夜光雲(攝影/徐國棟)。
現在有些人在漠河看到的其實是「偽極光」,比如一次央視報道了在漠河有遊客們看到了極光,但實際上那很可能只是北極村廣場的激光燈打在了煙火的煙上,造成的假象。我也拍到過一些「疑似」極光的照片,肉眼看不到,相機長時間曝光後背景的天空出現了藍色或紫色的光芒,但這種很可能是地面反射的光。此外,在夏天,漠河會出現一種叫「夜光雲」的現象。在暮色里雲層之上光芒閃動,很是漂亮,很多人把這種現象誤認為是極光,還有人故意誤導說這就是極光。實際上夜光雲是在高緯度地區(50°—65°)的夏季,當太陽在地平線以下6°—12°時,即低層大氣在地球陰影內,而高層大氣的雲朵被日光照射時,觀察到的一種發光而透明的波狀雲。關於它的成因有科學家認為是冰晶顆粒散射太陽光的結果,但還存在著爭議。
專家解讀這是我在中國第二次記錄到極光我第一次看到極光是在2003年11月20日,在中國科學院國家天文台興隆觀測站(位置在河北省承德地區,大約是北京東北方向100多公里處),當時我跟北京的「追星少年」孟奐(他在北京平谷區的黃松峪)準備進行獅子座流星雨的雙站聯測,結果卻意外地趕上一輪太陽活動引發的非常強的地磁暴,這次磁暴引起了中高緯度地區大範圍可見的極光。那個時候我還沒有單反相機,但是我用當時用於流星觀測的微光像增強器(是一種用於微光夜視成像的儀器)加上攝像機記錄了極光的過程。
朱進北京天文館館長
雖然肉眼不可見但用相機在中國新疆拍攝到了極光照片3月17日晚10點,在新疆的北京天文館館長朱進,接到同事蘇晨發來的監測到地磁飆高可能會有極光發生的消息後,做好了充足的拍攝準備,最終幸運地記錄下了這一罕見天象。照片是用全畫幅相機加上8毫米魚眼鏡頭拍攝的,看上去藍色極光出現的最高位置幾乎可以到攝影者所在地點(北緯46度左右)的頭頂了。攝影/朱進
北京的磁緯度只有約30多度,平常想看到極光很難,但在發生極強的地磁暴時還是有可能看到的。有記載以來史上最大的地磁暴——1859年的卡靈頓事件時,理論上整個地球上的觀測者都有可能看到極光。
2013年1月,我從美國回來,飛機經過北極附近地區的時候又一次意外地看到了極光。2015年3月17日,我休假去新疆準備三天之後的日偏食觀測。當天晚上路過克拉瑪依和塔城附近的時候,得到同事蘇晨在微信群里的消息,說他注意到地磁指數增大,推測可能會有極光。接到這一消息後,我除了本來就設計好的在烏爾禾魔鬼城裡的兩個手機拍攝星軌的機位以外,專門又驅車向北,在高速路邊找了一個完全沒有燈光干擾的觀測地點。
當時天氣非常好,但肉眼看不到極光活動。不過我朝著北面拍下第一張照片後,我就覺得可能就是極光(在準備這篇文字的時候,我在網上看到了2003年資深天文愛好者周興明在新疆拍的極光照片,跟我這次拍的非常相似),後來再拍就基本可以確認了。當時我很激動,還發了微博。這次用單反相機的拍攝一直持續了5個小時,同時還用手機持續拍攝了1小時40分鐘,照相機和手機都清楚地拍到了極光的變化過程。從我拍攝的結果看,這次極光比較強烈的時間,出現在北京時間3月18日凌晨2點、4點、6點左右。
這是我自己第三次極光觀測經歷,也是我第二次在國內拍到極光。
責任編輯 / 張璇高新宇 圖片編輯 / 崔曉琳
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