極寒之地最美的光,那究竟是什麼,怎麼觀測?

2023-12-10     天文在線

原標題:極寒之地最美的光,那究竟是什麼,怎麼觀測?

接下來的4至5年是在本次太陽活動周期中觀測極光的最佳時機。

2023/24年的「極光季」已經開始,並且在幾年內呈現出相當壯觀的極光。這時為什麼極光活動的強度正在不斷增強以及為什麼現在是計劃觀測那個的最好時機。

幾千年來,極光用他舞動的纖細光帶一直吸引著人類。

極光又分為北半球可觀測到的北極光(aurora borealis/northern lights)和南半球可觀測的南極光(aurora australis/southern lights),極光這個奇觀是世界上最美的自然現象之一。

當來自太陽的充能粒子以四千萬英里每小時(七千二百萬公里每小時)的速度撞上地球的大氣層時,極光就被激發了。這些粒子又被地球磁場導向地磁極的方向,這期間就創造了天空中舞動的極光。

簡單的說,極光的激發取決於太陽活動的強度。太陽越活躍,極光出現的可能性就越大——這正是我們可以預測極光活動將大大增加的依據。

自2019年12月,太陽活動的強度正在不斷上升。這個「極光季」看起來更加有趣,因為它在大約11年的太陽活動周期內,十分靠近太陽活動極大期。太陽活動周期描述了一個被太陽磁場驅動的,由太陽表面黑子的數量和強度所指示的一段太陽活動期。

專家們之前預計的太陽活動極大期大約在2025年,但是一些近期的估計顯示這個極大可能在2023年末提前到來。

這些預測是根據長期觀測的太陽黑子數量,高級的數據分析以及「太陽發電機」模型——即描述太陽內部熾熱的等離子態氣體的流動,這些等離子體的流動會產生太陽的磁場,而磁場就是驅動太陽活動周期的因素之一。

對於任何預測,不確定性都是不可避免的。科學家們不可能準確的定出太陽極大會在何時出現,但是我們知道他正在來的路上。

「對於第25個太陽活動周期,通過綜合所有發表的預測數據,太陽極大的時間大約在2023年末至2025年初」 弗雷德里克·克萊特這樣說道,他是一位太陽物理學家,他在世界數據中心太陽黑子指數和長期太陽觀測(SILOS)和太陽影響數據分析中心(SIDC)對space.com一封郵件中寫到。

國家海洋和大氣管理局的下屬機構—太空天氣預測中心(SWPC)最近發布了修訂後的預測,這個預測表示太陽極大會在2024年1月和10月之間出現。

科學家根據研究太陽黑子的數目以及對長期觀測數據的對比,得出了目前的太陽活動周期的等級是「中等」,這個等級意味著目前的活動周期強度比第24個太陽活動周期強,但是比第22,23個太陽活動周期的強度弱。

這對於極光獵人是十分好的消息,「接下來的4至5年是觀測極光的最好時機」 克萊特繼續說到。

但是究竟是什麼導致了這個比較長的極光季呢?主要有有兩個原因:

第一個原因,「中等」的太陽活動周期一般會產生平緩而又長的極大,時長大約兩年,並且這個極大會包含至少兩個以上的「次極大」,相對比那些「強」周期的極大只會持續大約1年。

第二個原因,太陽表面活動的地區的位置和類型在一個太陽活動周期中是會變化的。

「極大之後,活動的區域比極大前會更靠近太陽赤道(也更靠近地球的軌道平面)」克萊特解釋道。

在太陽活動的下降期,很大一部分的太陽黑子是大又磁場複雜的,這更傾向於產生更強大的太陽耀斑,這些耀斑就會引起地球磁暴以及強烈的極光。

「這就是為什麼在一個太陽活動周期最好看的極光會出現在太陽極大的幾年後」克萊特繼續道,「對於目前這個周期,這意味著這段時間在2024年之後,甚至可能要到2028年。」

目前,極光的預報越來越有希望,現在是計劃你的極光之旅的最好時期。

如果您無法在極大期間去看極光,那也不必擔心。即使在太陽活動極小期,極光也從不消失。這是因為日冕拋出的物質在整個太陽活動周期會持續存在,並引發會引發極光的「背景」地磁活動。

「即使在太陽活動周期極小期,極光也從不消失」克萊特說到。

相關知識

極光,是一種等離子體現象,主要發生在具有磁場的行星上的高緯度區域,而在地球上的極光帶即是經度上距離地磁極10°至20°,緯度寬約3°至6°的區域。當磁暴發生時,在較低的緯度也會出現極光。

現代物理學對其產生原理有詳細描述,地球上的極光是由於來自磁層和太陽風的帶電高能粒子被地磁場導引帶進地球大氣層,並與高層大氣(熱層)中的原子碰撞造成的發光現象[1][2]。極光不只在地球上出現,太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光[3]。

BY: Daisy Dobrijevic

FY: Chen Li

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