天象现象百科 · Aurora
极光怎么形成:颜色、Kp 指数与中国哪里能看到
极光是太阳活动在地球高空留下的痕迹。弄清它从哪来、为什么有绿有红、Kp 指数怎么看,就能判断自己所在的纬度有没有机会,也知道到了漠河或阿勒泰该把相机对准哪个方向。
太阳风撞进高层大气
太阳不断向外吹出带电粒子,这股粒子流叫太阳风。遇到日冕物质抛射时,粒子数量和速度会突然增大。地球磁场挡住了大部分粒子,但在南北两极附近,磁力线向下汇聚,一部分粒子顺着磁力线钻进高层大气,撞上氧原子和氮分子,把它们激发到高能状态。它们回落时放出光,这就是极光。
所以极光总是围绕地磁极形成一个环带,叫极光卵。地磁平静时它缩在高纬度,磁暴来临时整个环带向外膨胀,往低纬度推进。中国北方偶尔能看到极光,靠的就是这种膨胀。
绿色、红色和紫色各在什么高度
最常见的是绿色,来自氧原子,大约出现在 100 到 250 千米高度,帘幕和光弧多半是这个颜色。再往上,氧原子发出红光,高度在 200 千米以上,亮度通常较低,肉眼看常常只是一片发灰发粉的光。帘幕下缘有时镶着一道紫红或蓝紫,那是氮分子的贡献,出现在更低的高度。
低纬度地区看到的极光大多是红色,原因就在高度:极光本身在遥远的北方上空,只有最高处的红色部分能越过地平线露出来,绿色的下半截被地球曲率挡住了。在中国拍到的极光多是一片低空红光,道理就在这里。
肉眼和相机看到的也不一样。人眼在暗处对红光不敏感,弱极光常常只像一团白雾,相机长曝光之后才显出颜色。
Kp 指数和可见纬度
Kp 指数衡量全球地磁扰动的强弱,从 0 到 9,数值越大,极光卵向低纬扩张得越远。在北欧和阿拉斯加的极光带上,Kp 2 到 3 就常有收获;中国北方则需要强磁暴,一般要 Kp 7 左右甚至更高,还得碰上晴朗无月的夜晚,北方地平线开阔,没有城市灯光。
近几年太阳活动处在高峰期附近,机会比往年多。2023 年 12 月 1 日、2024 年 5 月 11 日、2024 年 10 月 11 日,漠河、北极村、阿勒泰等地都拍到了红色极光。本站 极光预报页 汇总了实时 Kp 和太阳风数据,出发前再看一眼 月相日历,尽量避开满月前后。
去哪里看,怎么拍
国外的主要观测带集中在北纬 65 到 70 度上下:挪威北部、瑞典和芬兰的拉普兰、冰岛、加拿大北部和阿拉斯加。这些地方冬季夜长,天晴时连续几晚守候,见到极光的机会很大。南半球的南极光则在新西兰南岛南端和塔斯马尼亚等地较常被记录,磁暴时更明显。
拍摄用三脚架和广角镜头,光圈开到最大,ISO 1600 到 3200,曝光 5 到 15 秒。极光舞动得快时缩短曝光,帘幕的纹理才不会糊成一片。对焦用实时取景放大一颗亮星手动调。在中国境内拍低空红极光,可以把曝光拉长到 20 秒以上,构图留出北方地平线。
常见问题
肉眼看到的极光和照片一样鲜艳吗?
通常没有照片那么鲜艳。弱极光在肉眼里像一片灰白云雾,只有强烈爆发时才能看出明显的绿色和舞动的帘幕。相机靠长曝光积累光线,对红色也更敏感,所以照片颜色更饱和。
在漠河看到极光的概率高吗?
不高。漠河约在北纬 53 度,远离极光带,只有强磁暴时才可能看到,而且多是北方低空的红色光芒。想要稳定的体验,北欧、冰岛、阿拉斯加更合适;在国内则要盯紧预报,等大磁暴的窗口。
极光一般在夜里几点最多?
以当地午夜前后2 到 3 个小时最常见,但强磁暴时天刚黑就可能开始。极光活动起伏很大,建议天黑后持续观察,同时随时刷新 Kp 和太阳风数据。