篇我們介紹了極光的前世今生，并知道了極光為什么會是黃綠色或紫紅色，今天就來和大家聊一聊觀看極光的正確姿勢~

極光的形態和分布

極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。早在2000多年前，中國就開始觀測極光，有著豐富的極光記錄。極光多種多樣，五彩繽紛，形狀不一，綺麗無比，在自然界中還沒有哪種現象能與之媲美。任何彩筆都很難繪出那在嚴寒的兩極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光。

圖1 冰島上空的龍形極光。圖中的綠色極光像一條巨大的飛龍在空中盤旋，盡管真實的龍并不存在，但是我們可以通過這壯麗的極光想象飛龍在天的情景。張敬宜2019年2月攝于冰島黃金圈瀑布 圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap190218.html

極光有時出現時間極短，猶如節日的焰火在空中閃現一下就消失得無影無蹤；有時卻可以在蒼穹之中輝映幾個小時；有時像一條彩帶，有時像一團火，像一張五光十色的巨大銀幕，仿佛上映一場球幕電影，給人視覺上以美的享受。

圖2 冰島上空的鳳凰極光。背景中的黑爾加福爾山、卡爾德河都位于冰島首都雷克雅未克以北30公里處。經驗豐富的天文觀察者會注意到，在山的正上方左邊是獵戶座，昴星團也在畫面中心的正上方可見。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap160316.html

圖3 絢麗的南極光。圖中央的衛星地面站好像凝視著天空中夢幻般的場景。天空中還有兩個明亮的河外星系——大麥哲倫星云和小麥哲倫星云，小小的麥哲倫云透過微弱的紅色極光帶閃耀。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap140531.html

如果我們乘著宇宙飛船，越過地球的南北極上空，從遙遠的太空向地球望去，會見到圍繞地球磁極存在一個閃閃發亮的光環，這個環就叫做極光卵。由于它們向太陽的一邊有點被壓扁，而背太陽的一邊卻稍稍被拉伸，因而呈現出卵一樣的形狀。極光卵處在連續不斷的變化之中，時明時暗，時而向赤道方向伸展，時而又向極點方向收縮。處在午夜部分的光環顯得最寬最明亮。

極光的光譜線范圍約為3100～6700埃，其中最重要的譜線是5577埃的綠色的氧發射線，稱為極光綠線。極光有帷幕狀、弧狀、帶狀以及射線狀等多種形狀。其中發光均勻的弧狀極光是最穩定的外形，有時能存留幾個小時而看不出明顯變化；而大多數其他形狀的極光通常總是呈現出快速的變化，并最終朝地極方向消失褪去。大多數極光出現于地球上空90-130千米處,但有些極光要高得多，高度可達560-1000千米以上。

圖4 拉普蘭的北極光。北半球的早春是拍攝極光的好季節。在春分時節，地球磁場的方向有利于與太陽風的相互作用，從而觸發北極光的迷人光芒。在這張360度全景圖中，拍攝到了廣闊的極光幕，閃爍的極光有著肉眼可以清晰捕捉到的色彩。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap160408.html

何時何地可以看到美妙的極光？

地球磁場會引導絕大部分太陽風中的高能粒子“繞道而行”，但有少數會隨著磁力線落到地球的兩極“漏斗”區域，因此極光往往出現在緯度靠近地磁極附近的高緯地區。在大約離磁極25°～30°的范圍內常出現極光，這個區域稱為極光區。在地磁緯度45°～60°之間的區域稱為弱極光區，地磁緯度低于45°的區域稱為微極光區。

圖5 極光全景圖。拍攝于在2017年9月27日加拿大阿爾伯塔省南部，綠色和紅色的極光沿著北部地平線向天空擴散。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap171014.html

通常在中低緯度地區是看不到極光的，然而在太陽活動盛期，極光有時也會延伸到中緯度地帶，太陽每11年左右有一個非常活動期，拋出大量高能粒子進入宇宙空間，此時出現的極光最為瑰麗壯觀。先秦古籍《竹書紀年》中就有這樣的記載：“周昭王末年，夜有五色光貫紫微。其年，王南巡不返。” 生活在黃河流域的先民是否真的經歷了如此強烈的爆發，抑或只是司天太史的穿鑿附會？

太陽的活動以11年為周期，我們可以在現代的記錄中尋找佐證。1898年9月9日，歐洲發生了極光暴，連羅馬都看見了血紅的天光。而1989年3月13日的魁北克極光暴甚至延伸到了佛羅里達和古巴，那么在西安看到極光也不是沒有可能。

圖6 淡淡的銀河與極光交相呼應 王征2018年2月攝于冰島蝙蝠山

由于地平線上的城市燈光和高層建筑都會妨礙我們的視線，所以極光的最佳觀測地點是在高緯度地區鄉間的空曠地帶。在中國，能夠有機會一睹極光風采的地方只有北極村。

北極村是中國黑龍江省漠河縣最北的村鎮，同時也是中國最北的城鎮、距離北極最近的地方。北極光雖然一年四季都有可能出現，但最佳觀測時間是在每年冬至前后的夜晚。因為此時漠河常會出現萬里晴空的天氣，北極與漠河之間沒有云層阻隔，便可以看到壯觀至極的北極光了。而且此時北極正處在極夜之中，能看到極光的幾率也就大大增加。雖然極光白天也會出現，但因白天陽光亮度大，極光亮度小，不易看到。

最有希望看到北極光的地區，包括阿拉斯加北部、加拿大北部、格陵蘭島大部分、斯堪的納維亞半島北部以及俄羅斯北部。在太陽活動活躍、太陽風較強的時候，中國的漠河也有很小的可能性看到極光的尾巴。

圖7 阿拉斯加極光序列。拍攝于2013年12月7日阿拉斯加費爾班克斯郊外的埃斯特附近，圖中從左到右，跨越了大約30分鐘的時間，極光以弧狀的形式延伸到100多公里的高度。這一系列圖片垂直跨越了150度，覆蓋了大約500公里的極光。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap131228.html

阿拉斯加的費爾班克斯一年之中有超過200天的極光現象，因此被稱為“北極光首都”。而冰島由于整個國家都在極光帶上，也是北半球受歡迎的觀測極光地點。南極光與北極光是同時變化的（可視為北極光的鏡像）。在高緯度的南美洲、澳大利亞、新西蘭和南極洲可以看見南極光。

圖8 南極光。2015年7月，在地球南極的上空，出現了強烈閃爍的光芒在夜空中翩翩起舞，這并不是煙花，而是令人驚嘆的南極光。在地平線周圍是南極天文臺，而在南極光的另一邊則是南銀河系的恒星。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap150704.html

圖9 瑞典上空旗幟狀的極光。圖中的彩色極光像一面50公里高的帶狀旗幟。這張照片拍攝于瑞典的基律納上空，其特征是異常筆直的極光幕，綠色極光在地球大氣層中較低的地方散發出來，紅色極光在高幾公里的地方散發出來，圖中還出現了極為罕見的紫色極光。圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap150330.html

9月到次年3月是北極光的最佳觀測時間，而3月到9月則可以在南半球繼續追光。為了便于追光，提前查看當天的極光指數就顯得尤為重要。AuroraService（網址：http://www.aurora-service.eu/aurora-forecast/）是知名度較高的一個極光預測網站，統計數據來源是美國國家航空航天局（NASA），網站每60秒會更新一次數據。網站會給出彼時及前些時候的Kp值，一般而言，當Kp值到達3及以上時，觀測者才會有機會在極光帶覆蓋的區域內用肉眼看見極光。

圖10 極光下壯觀的賽里雅蘭瀑布。2016年4月拍攝于冰島南部 圖片來源：https://apod.nasa.gov/apod/ap160404.html

當然了，從AuroraService網站上還可以實時查詢太陽風量、“極光卵”覆蓋范圍、以及未來三天的Kp值預測，方便小伙伴們根據極光強弱調整行程。假如你想了解極光預測范圍是30分鐘內的，可以查看SWPC.NOAA（網址: http://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-forecast），它是美國國家海洋和大氣管理局的太空氣象預測中心的網站，也幾乎是所有極光預測網站的數據來源。如果這些還不夠，可以在手機上裝個APP（Auroral Forecast），這個APP通過北極圈分布的幾個觀測站點每一小時更新一次極光的覆蓋區域、強度Kp值和持續時間。結合極光帶的覆蓋范圍，很容易就能選出觀賞極光的地點。

圖11 極光下的冰島黑沙灘飛機殘骸。傳說這是一架美國的運輸機，因燃油耗盡而迫降于冰島黑沙灘，但最幸運的是全部機組成員幸存。王征2019年1月攝于冰島黑沙灘

結語

任何形容詞在極光面前都會顯得黯然失色，極光的特別，在于它美麗的外表，漆黑的寒夜中，斑斕絢麗的極光點亮了人類的瞳孔，改變了人們對天空的認知，帶來一場視覺盛宴。而極光的特別，更在于人類對未知的探索，千變萬化的極光如燈塔一般，吸引著科學家一步步去探尋真相。

作者：地面應用系統，系國家重大科技專項中國月球探測工程和中國首次火星探測工程五大系統之一，由中國科學院國家天文臺承擔，負責月球與火星探測任務科學探測計劃制定，有效載荷運行管理，探測數據的接收、處理、解譯和管理，按工程管理要求發布數據，組織開展科學數據的應用和研究。