近日，地磁暴在全球刷屏！很多朋友在家门口第一次看到了极光！美国国家海洋和大气管理局的主任克林顿·华莱士表示：“这次地磁暴将是不同寻常、可能具有历史意义的一次事件。”
什么是地磁暴？影响到底有多大？这次极光大爆发的原因如何？究竟世界上看极光最好的地方在哪里？今天的都市脉搏，我们特别荣幸邀请到曾经六次深入南极科考的空间物理学者徐中华老师，听听职业追光人揭秘“极光的秘密”！
嘉宾介绍：
徐中华
空间物理学者，多年地磁观测现场工作经验，研究方向与空间天气紧密相关，包括地磁风暴、ULF脉动指数及地磁感应电流（GIC）等。
六次去南极进行科考。曾在中山站“驻守”16个月，亲见南极“四季”。
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小红书：LEO大叔在南极
- 地磁暴和太阳运动周期
地磁暴与太阳活动有直接联系。我们现在就处于一个太阳活动高年时段。太阳活动周期是指太阳黑子数量和其他太阳活动特征的周期性变化。这个周期大约是11年左右，其中包括太阳黑子数的增长和减少，太阳耀斑和日冕物质抛射等活动的频率也会随之变化。这个周期由太阳的磁场变化引起，被称为太阳活动的磁活动周期。
太阳磁场在11年的活动周期内会发生反转。在太阳活动周期的开始，太阳磁场的极性会从南极转向北极，形成新的太阳活动周期。随着太阳活动周期的进行，太阳磁场会逐渐增强并达到最大值。在太阳活动周期的峰值，太阳磁场会再次发生反转，从北极转向南极。这个过程标志着太阳活动周期的结束，同时也标志着新的太阳活动周期的开始。
今年是在太阳活动极大的年份里，太阳上会更容易产生黑子变化，发生耀斑和日冕物质抛射等活动。这些活动到达地球，会引发地磁暴。
2. 这次极光大爆发的原因及影响
这次大爆发，UTC时间5月10日到5月12日期间，地球出现强地磁活动，最强时段分别为6小时Kp指数（即全球磁场指数，数值越大对应的地磁活动越强）为9的超大地磁暴，Ap指数到达极值400，地球环电流Dst指数达到-412nT的特大G5级地磁暴。上次最大的是2003的Halloween Storm，强度是-383nT。所以这次是本世纪最强大爆发，全球很多地方都可以看到极光的发生。相信大家也看到了朋友圈里到处发的极光照片了。在我们行业里，大家也在积极处理数据进行分析。
这次极光大部分的原因是由于最近发生的日冕物质爆发造成的。作为最典型的太阳爆发活动，一次日冕物质抛射过程，能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米每秒的高速抛离太阳表面，不光是巨大质量与速度汇聚成的动能，它们还携带着太阳强大的磁场能，一旦命中地球，就会引发地磁场方向与大小的变化，即地磁暴。这些数以亿吨的等离子体会和地球的磁场进行联接，把这些能量和粒子输入到地球。到达大气的时候，就激发氧氮等大气成分，跃迁发光，形成绚丽的极光。美国NOAA的GOES卫星在5月9日监测到了太阳表面的一次黑子活动，发现了有CME的发生，预报了5月10日的强磁暴来临，发出警报。
地磁暴对地球会产生怎样的影响？
影响方面：主要是对航天，卫星，短波通讯方面有很大影响，另外对大型的地面输电网络和石油天然气管道也可能造成断电或者侵蚀导致泄露的影响。但目前还没有证据表明，这样的磁暴会对人体造成直接影响。
磁暴中电磁能量可以直接造成卫星被击穿，电子设备损坏；导航和通讯用的电磁波被磁暴的电磁能量干扰，导致信号失真甚至中断。
它还会造成地球高层大气被不断加热，进而膨胀并扩散至更高的空间中，这给航天器在轨飞行制造了额外的阻力，产生类似拖拽的减速作用，降低航天器轨道高度。而高度的降低对应着更加稠密的大气环境，会进一步带来更大的飞行阻力，这样就形成了飞行速度减慢——高度降低——阻力更大——进一步减速——高度更快降低的恶性循环，给航天器安全造成极大的威胁。这就是之前2022年SpaceX星链卫星坠毁的原因。
近地空间电磁场变化会在地表形成感应电场，会造成长距离的大型输电网络过载导致大型断电，还可能造成油气管道的腐蚀泄露。
目前也有人在作地磁爆发对动物和人类的影响。对依赖磁场进行导航的动物，会受到一些影响。但还没有表面地磁爆发会人的健康有直接影响。
哪里是追光的地方和最好的时间？
最好看极光的地方，按照极光研究奠基人，阿拉斯加大学教授Syun-Ichi Akasofu (赤祖父 俊一）的说法，是在加拿大的Yellowknife。当然，这是他在Yellowknife开会的时候，说的这句话，有可能存在主观成分的。但从科学角度来看，确实也是很有道理。
我们先来谈一下总体上在哪里和什么时间看极光最好。
第一，地理位置。极光在地球上是有高发区域的，叫做极光卵区域，也叫极光椭圆区，英语是Auroral Oval。位于地球磁场靠近南北极区域，在纬度方向覆盖1000km左右，而且会随着太阳扰动地球磁场的程度向低纬度方向扩展。注意这里说的不是在地理的南北极，而是地磁的南北极。现在地球的磁北极刚好在加拿大东北部岛屿区域，所以加拿大大部分区域都可以看到极光。而在极光大爆发的时候，美国北部甚至中南部也可以看到极光。
第二，具体位置。建议远离市区（减少光污染），在高地山顶，对北方（南半球是对南方）天空视野开阔的的位置。
第三，时间。理论上说极光发生是在极光卵区域内几乎每三天会有一次。季节上，在春分和秋分附近，会有可能更多发生磁暴。一天之内，高发时段是当地的午夜前后两小时，即10PM-2PM。由于极光是弱光现象，所以还要取决于天黑的程度和天空的晴朗。我这次就因为阴雨天气错过了极光。
所以YellowKnife地处极光卵内，晴朗天气较多，光线污染少，视野开阔，确实是很理想的极光观测地。加拿大很多地方也符合类似的条件。
为何大家反映其实肉眼看到没有那么绚丽，在手机或者照片里却很多彩？
主要是因为极光是相对较弱的自然发光现象，而人眼和相机在捕捉光线和颜色方面有所不同。首先，人眼对光线的适应能力比较强，会在不同亮度下迅速调整接受光线的能力。而极光本身是相对较弱的发光现象，大家观看极光的地方经常是城市，或者城市边缘，大气里的光污染严重，充满了来自人类社会的非自然光。人眼平时适应了的这些非自然光线强度，美丽的极光整体较弱，并且强度和形态变化很快。相当于在强光背景下，用肉眼去捕捉弱光信息。这些都使得我们在观察极光时看到的可能不如照片那么绚丽。而相机可以通过长时间曝光来收集更多的光线和颜色信息，并且可以应用专业镜头，滤镜等手段，从而捕捉极光绚丽的效果。所以，即使在现场看起来没有那么震撼，但在相片里却可能呈现出更加绚丽多彩的效果。
