追逐地磁暴,体验独一无二的夜间光景

数日追踪太阳耀斑、磁场和太阳风,当本地天气和空间天气配合时,天文爱好者们便能有幸一睹壮丽的北极光

在冬季的夜晚,驱车近500公里穿越加拿大落基山脉?对保罗·齐兹卡来说,这根本不是问题。 他随时都会放下一切,离开他在艾伯塔省班夫镇的家去追寻——而且别指望他在凌晨5点前回来的。 他追寻的是什么? 北极光,或称北方极光:一种最令人叹为观止的自然现象。“如果你见过极光,”他说,“你就知道为什么了。那是你永远不会忘记的东西。”

齐兹卡是一位世界级的摄影师。他也是一位极光追逐者,属于一个独特而专注的群体,他们花费数小时解读行星际磁场和质子通量的图表,试图确定最佳时间和地点,以见证那种在地磁暴中显现的、令人叹为观止的绿色、粉色和红色极光。

就像在美国中西部追逐龙卷风的风暴追逐者一样,齐兹卡和其他极光追逐者监测气象数据,以便尽可能接近极光活动。置身于光之风暴的中心是极光追逐者的梦想。“我永远不会厌倦看到它,”齐兹卡说,“因为它以如此多的方式展现自己,不同的颜色和纹理”。


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极光在靠近两极的地区更频繁地出现(在南半球,这种现象被称为南极光)。在阿拉斯加州的费尔班克斯,几乎每晚都能看到极光。然而,由于齐兹卡所在的班夫纬度较低,更偏南方,极光相对罕见,这意味着要观看一次极光需要更多的工作、耐心和期待。从醒来的那一刻起,他就开始关注 Facebook 群组、Twitter 和一些网站,包括美国国家气象局的空间天气预报中心——美国空间天气的官方来源——该中心汇集了来自地面仪器和卫星的关于太阳活动的信息。空间天气网站的更新频率比大多数新闻网站更高,有些甚至每八秒更新一次。它们追踪从太阳耀斑和日冕物质抛射 (CME) 到太阳风的速度和密度及其磁场的一切信息。

带电粒子周期性地从太阳表面喷发,形成日冕物质抛射 (CME),并产生以每秒超过 1000 公里的速度冲向地球的太阳风。地球磁场会偏转大部分这些带电粒子。然而,有时当磁场方向相反时(地球指向北方,因此行星际磁场,或 IMF,必须指向南方),磁屏蔽基本上失效,太阳风的能量会渗透到近地空间。这会引发空间天气风暴,加速电子,这些电子如雨般倾泻到大气层中,激发氧原子和氮原子。这些相互作用释放的能量形成了极光发光、闪烁的图案。

太阳风的速度通常约为每秒 300 公里,但当日冕物质抛射到达时会跃升更高。风速的突然激增和朝南的行星际磁场意味着更多的能量可以耦合到地球的磁层。行星际磁场中对极光很重要的一个方向分量是 Bz 值,以纳特斯拉为单位测量。负值表示朝南的磁场,因此 Bz 值越负(以及太阳风速度在几天内激增),出现极光的可能性就越大。其他变量,例如太阳风的质子密度和衡量近地地磁活动强度的 Kp 值,也会发挥作用——而且这些值越高,极光就越有可能出现。

当地天气仍然可能在最后一刻破坏极光秀,将期待中的极光之舞变成与厚厚云层的对峙。在这样的夜晚,齐兹卡与当地的极光追逐社区保持联系。短信如潮水般涌来,报告说山麓或邻近山谷的云层中出现了空隙。齐兹卡回忆起在一个附近的湖边度过的一个漫长的夜晚,那天空间天气完美配合,但当地天气却不配合。“当时真的很阴,你能感觉到云层后面正在发生一些奇妙的事情,因为天空是那种疯狂的绿色,但你看不清任何轮廓。但我坚持了下来,最终在凌晨 3 点或 4 点,天空放晴了,我们看到了美丽的极光。当你坐在那里一段时间后,最终看到一些东西,真是太值得了!”

齐兹卡的夜间山地探险并非都以看到极光而告终——远非如此。即使在 11 年太阳活动周期的顶峰时期,当太阳活动最活跃且极光更频繁时,在齐兹卡所在的纬度,这最多也只能转化为每月三到四个夜晚的成功观测。至少在晴朗的夜晚,他的安慰奖可能是无与伦比的银河景观、流星雨,或者是在月光下与一群嚎叫的狼的邂逅。齐兹卡说,他对这片迷人风景中的完整体验怀有深深的感激之情。但正是极光日复一日地吸引着他回到这里,裹紧衣服抵御严寒,在冰冻的湖面上架起相机,希望能再次捕捉到那转瞬即逝、闪耀的冬日天空的景象,那与世界上任何其他事物都不同。

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