编者注（4/24/23）：在4月23日太阳风暴在科罗拉多州和澳大利亚新南威尔士州等远离地球两极的地方引发极光后，本文重新发布。
过去一周，美国各地的夜空都闪耀着绿色和品红色的光芒。远至北卡罗来纳州阿什维尔和亚利桑那州凤凰城的人们都意外地有幸目睹了北极光。
“我的 Twitter 信息流被淹没了。每飞秒，都会出现一张新照片，”美国国家大气研究中心太阳物理学家和副主任斯科特·麦金托什说。“这非常特别。”
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这场 необычная 光 шоу 背后的驱动力是一场严重地磁暴，让太空天气预报员措手不及。根据五级量表，其评级为4级，美国宇航局戈达德太空飞行中心的空间物理学家伊丽莎白·麦克唐纳说，这是“多年来最大的一次风暴”。2017年，最近一次类似强度的风暴使极光远至阿肯色州南部。
麦金托什说：“我认为上周发生的事件的规模有点令人惊讶——这在很大程度上说明了我们对实际情况的理解。”
当来自太阳的带电粒子与地球磁场相互作用时，天空中就会出现极光。这个磁场像一个保护泡泡一样包裹着我们的星球，偏转了通常从太阳表面流出的慢速粒子。但是，太阳表面的喷发、耀斑和“空洞”都会释放出快速移动的粒子，这些粒子会冲击我们的磁屏蔽。伊利诺伊州惠顿学院研究极光的等离子体物理学家吉姆·施罗德说，当这种情况发生时，电子可以沿着磁场直接冲向地球磁极。
施罗德解释说，这些带电粒子随后“像弹球一样弹跳，越来越深入大气层”。在大气层内部，它们与氮原子和氧原子碰撞并激发它们。当这些受激原子最终恢复到正常的基态时，碰撞产生的多余能量会以鲜艳的光的形式射出。光的颜色范围从鲜艳的绿色到深品红色，具体取决于所涉及的元素和初始碰撞的速度。
2023年3月23日，从弗吉尼亚州看到的北极光照片。图片来源：Peter Forister Photography
通常，极光发生在环绕北极和南极的“极光卵”内。但在强烈风暴期间，这些粒子可以传播得更远离两极，从而扩大极光卵以覆盖全球更多地区。2003年万圣节，幽灵般的光芒远至佛罗里达州南部。1859年9月，在有记录以来最大的地磁暴期间，极光照亮了加勒比海地区。
过去一周，正如北极光向南延伸一样，南极光也向北延伸得更远。在南半球纬度与北半球北加利福尼亚州相当的塔斯马尼亚州，人们也发现了极光。
麦克唐纳解释说，在远离两极的地方，极光可能看起来更偏品红色而不是绿色。这可能是因为极光如果出现在大气层较高处则倾向于呈红色，如果靠近地面则呈绿色。美国南部各州（如亚利桑那州）的人们会通过向北看来观看极光，由于地球的曲率，低空绿色会隐藏在地平线之后。这将只留下一种怪异的品红色雾霾。
麦克唐纳强烈鼓励任何目睹极光的人向Aurorasaurus报告观测结果，这是一个她帮助运营的公民科学项目。其目标是利用从公众收集的观测结果，更好地预测这种难以捉摸的现象何时何地会出现。
科学家们仔细追踪极光和地磁暴——不仅仅是为了极光追逐者的利益。强烈的风暴可能会在地面上造成严重问题，例如干扰电网和管道。“我们有一些卫星在监测太阳。但它们并不总是能看到所有向我们袭来的东西，”麦克唐纳说。通常，官员可以在几天前得知风暴即将到来。“在这种情况下，情况甚至没有那么好。预报更加棘手，”她说。
对于这些“隐秘”的太阳事件，“会出现一种看起来微不足道的喷发，然后，突然之间，砰！”麦金托什说。他的团队正在开发一种基于所谓多普勒望远镜的技术，该技术可以检测到带电粒子何时朝地球方向移动。未来，这可以使科学家们更早地收到关于隐秘风暴的预警。
2023年3月23日，俄克拉荷马州的极光夜景。图片来源：Paul M Smith Photography
国家海洋和大气管理局空间天气预报中心项目协调员比尔·默塔夫说，这场风暴的主要原因是太阳表面的一次“相当壮观”的喷发，称为日冕物质抛射。这些喷发会喷出巨大的等离子体环。美国宇航局太阳动力学天文台任务的天体物理学家 W·迪恩·佩斯内尔说，最近的日冕物质抛射的影响也可能被上周观察到的另一种太阳现象——日冕洞所放大。这些空洞将高速太阳风束射到太空中。
默塔夫说，当来自这些事件的所有带电粒子与地球磁场碰撞时，它们产生了“比我们预期的更大的影响”。这是粒子磁场和地球磁场的“完美耦合”——不幸的是，他说，这种偶然的耦合是“无法预测的”。
一年中的时间可能也起了一定作用。佩斯内尔说，在春季和秋季昼夜平分点前后，地球磁场的倾斜特别容易与来自太阳的这些带电粒子耦合。最近的这场风暴发生在春分点后仅三天。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳物理学家鲍勃·莱蒙说：“这确实是所有因素在正确的时间汇聚在一起。”
目前，太阳是一个活动的热点——而且随着它接近其 11 年周期的顶峰，它只会变得更加动荡。那个被称为太阳活动极大期的点，可能会在 2025 年出现，届时太阳磁场将发生翻转。最强烈的活动将在这个周期的顶峰期间和之后发生。莱蒙说：“无论上周的情况多么令人印象深刻，我们仍然在走向太阳活动极大期的路上。”