重庆的夏夜，你在小区纳凉刷手机，而此刻，南极的冬夜正笼罩着长城站的科考队员。他们或许裹紧毛毯，正等待一场太阳风与地球磁场碰撞的奇迹——极光。绚烂的绿、偶尔掠过的紫，在南极洲的天幕上舞动，化作这片冰雪大陆最极致的浪漫。

01 极光诞生记

极光的形成，源于太阳活动、地球磁场与地球高层大气之间的相互作用。

图源：Pixabay

太阳持续喷射出许多带电粒子，这些粒子组成了粒子流，以极高的速度在太空中传播，这便是太阳风。地球拥有一个无形的磁场，名为地磁。磁场会改变移动电荷的轨迹，因此地磁能使太阳风中的带电粒子在接近地球时发生偏转。它就如同一个巨大的盾牌，为地球表面抵御了大部分太阳风的直接侵袭。

然而，这个盾牌并非完全无懈可击，它也有薄弱之处——在地球的南北极附近，磁场线会向下弯曲，形成了类似漏斗的空间结构。这一漏斗状区域成了太阳风带电粒子的突破口，它们抓住这一薄弱环节趁虚而入，高速冲向地球两极附近的高层大气。

地球的高层大气虽然稀薄，但仍然有许许多多的氧原子和氮原子。当高速带电粒子流与氧原子、氮原子发生猛烈碰撞时，会将能量传递给这些原子，使其处于一种“激发”状态。被激发的原子变得不稳定，它们无法消化如此多的能量，于是会很快把多余的能量给释放出来。这些被释放的能量会以光的形式向周围辐射，形成点点光芒。

当大量的带电粒子对南北两极的高层大气进行“狂轰滥炸”时，会同时发生无数次这样的碰撞。于是，无数微小的光芒汇聚在一起，便形成了我们在天空中看到的绚丽多彩、不断舞动的极光。

极光的颜色取决于被撞击的原子种类，以及碰撞发生的高度。通常，氧原子在较高的高度被激发时，会发出红光，而在较低的高度则发出绿光。氮原子被激发时，则可能发出蓝色、紫色、粉红色的光。

02 极光观测指南

极光主要分布在地球南北两极附近，那里有一个被称为“极光椭圆带”的区域，这两个环状区域分别围绕着地球的两个磁极，它们是观赏极光的最佳位置。

图源：Pixabay

在北半球，极光椭圆带主要横跨了北美洲的北部（包括美国的阿拉斯加州以及加拿大的育空地区、西北地区等地），欧洲的冰岛、挪威、瑞典和芬兰等国家，以及俄罗斯的西伯利亚。在南半球，南极大陆是观测极光的最佳地点，但它实在是难以到达，澳大利亚的塔斯马尼亚岛南部以及新西兰的南岛等部分地区有时也能观测到南极光。

观测极光的最佳时间是在夜晚，而且需要处于尽可能黑暗的环境，远离城市灯光以及满月之时。通常来说，当地时间的晚上10点到凌晨3点之间，特别是午夜前后，是极光出现概率最高的时间段，因为此时观测地点所处的地球区域，通常容易遭遇到比较集中的太阳风粒子流。

一年之中，每个半球的冬季是观测极光的理想季节，因为冬季的夜晚漫长而黑暗，在高纬度地区甚至有极夜现象。具体来说，北半球的极光观测旺季通常是每年的十二月到三月，而南半球则是每年的六月到十月。

此外，有趣的是，科学家发现极光活动在春分和秋分前后往往会更加活跃，这可能与地球磁场此时恰巧处于有利于极光生成的倾斜角度有关。因此，春分和秋分也可能是观测极光的好时机，而且此时的户外可能比严冬时分要稍微温暖一些。

03 低纬度也可能有极光

极光主要集中在两极附近的高纬度地区，这是由地球磁场的结构特性决定的。然而，当太阳风暴发生时，太阳活动异常剧烈，它喷洒出的带电粒子尤其多，就有可能会突破常规的地球磁场屏障，从而导致极光现象出现在低纬度区域。

例如在2024年5月就出现过一次全球范围内的极光大爆发事件，我国新疆、甘肃、内蒙古等多地，美国南部，法国南部，阿根廷中部等中纬度区域的天空中都出现了清晰可见的极光。

但这是一种极其罕见的现象，需要非常强烈的太阳活动才能发生。通常情况下，在低纬度地区（尤其是赤道地区）上空，地磁的保护作用是很强的，带电粒子很难突破障碍冲进大气层并引起极光现象。

04 极光不是地球的专属

地球并非是唯一拥有极光的星球，其他行星也有可能存在极光现象。

形成极光现象，只要满足以下三个基本要素：宇宙中的带电粒子源、包围星球的磁场、含有能够发光气体的大气层。我们以太阳系为例，太阳系中的两颗气态巨行星——木星和土星——是太阳系中除地球外，极光活动最为显著的行星。

木星拥有一个比地球强大得多的巨大磁场，外加一个浓厚的大气层。另外，在木星周围的宇宙空间里，不仅有来自太阳风的带电粒子，还有许多从木卫一上的火山中喷出的粒子。在这些条件的影响下，木星的极光非常壮观，而且几乎持续环绕在木星的两极周围。当然，由于粒子和大气层成分不同，除了可见光外，木星的极光还包含了大量的不可见光，比如紫外线和X射线等。

土星也拥有强大的磁场和大气层，在带电粒子的冲击下，它的两极附近也有紫外线组成的极光，通常在紫外线望远镜里才可见到，像幽灵般的王冠，环绕在其两极周围。

在更远的地方，两颗冰巨星——天王星和海王星——也是有极光的。虽然它们距离太阳更远，到达此处的太阳粒子相对少，但因为它们拥有巨大的磁场和大气层，因此也存在一些微弱的极光。和土星一样，科学家主要通过紫外线望远镜观测到这些极光。

对于类地行星中的火星、金星和水星来说，情况有所不同。火星拥有稀薄的大气层，并且早已失去了全球性的磁场，但其地壳中仍然存在一些局部磁场，它们可能会使一些带电粒子偏转后，集中在某些地方，与大气层发生作用。因此，火星偶尔会产生不规则的、局部的极光。

金星拥有浓厚的大气层，但几乎没有磁场。因此，太阳风的带电粒子会直接撞击其整个大气层，产生一种更弥散的、不规则的光芒。

水星没有传统意义上的大气层，因此目前未观测到典型极光现象。

总而言之，除了地球之外，许多太阳系行星都存在极光现象，虽然基本原理相似，但由于磁场强度、大气成分以及其他因素的影响，它们在外观和特性上可能与地球的极光有很大不同，比如，许多行星的极光是紫外线，人类无法用肉眼看到。