秋分终于到来了，这是观赏极光的好时机

秋分将至，天空中回归的不仅仅是鲜艳的落叶。北极光将更频繁地出现在高纬度天空。但为什么呢？《大众科学》和加州大学洛杉矶分校空间科学教授罗伯特·麦克弗伦将回答您的问题。

秋分是什麼時候？

对于北半球的居民来说，秋分标志着秋天的开始。在秋分时节，白天和夜晚的长度大致相同——“春分”这个名字来自拉丁语，意为“平等”和“夜晚”。北半球 2022 年的秋分是 9 月 22 日美国东部时间晚上 9:04。此时，与夏至不同，地球既不向太阳倾斜，也不远离太阳。当太阳照射赤道时，北半球和南半球的光照相同。

什么是极光？它是如何产生的？

极光以其鲜艳的绿色和粉红色照亮了夜空，但幕后还发生了更多的事情。北极光和南极光分别出现在北极和南极周围，是由太阳持续不断的太阳风和太阳风暴引起的，特别是日冕物质抛射，即巨大的等离子体爆发。通过这些抛射和太阳风，太阳将电子喷射到地球磁场中。在那里，这些带电粒子与磁场结合，射入地球大气层，沿着磁场的路径向两极移动。当这些粒子与大气中的分子碰撞时，它们会产生光。

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麦克弗伦将这个过程比作关掉旧电视机：“当你打开电视机时，如果你听力好，你会听到一种非常高音调的呜呜声，这是由电子束引起的非常高的频率。”“如果你把它关掉，你就会看到屏幕正中央有一个光点。”荧光屏上那个发光点是电子束从内部撞击屏幕时产生的。“这就是极光，”他说。“它是沿着磁场线向下流动的电子，屏幕就是大气层。”

这些颜色从何而来？

当电子进入地球大气层时，它们会激发氧气和氮气等气体。氧气和氮气分子会充满超出正常状态的能量，并在回到基线水平时发射光子，从而产生光。氧气发出绿光和红光，而氮气发出蓝光。

为什么在春分前后极光活动活跃？

这个答案更复杂，但涉及两种效应：春分效应和罗素-麦克弗伦效应——认出这个名字了吗？第一种效应是由于地球两极以直角与太阳风相遇而产生的，而第二种效应是太阳风与地球磁场反向平行。这两种效应共同解释了秋季极光活动的增加，并使春分前后的几周成为观赏极光的最佳时间。

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换句话说，地球轴线的倾斜增强了与地球相互作用的“太阳风磁场的强度”，麦克弗伦说。

我怎样才能看到极光？

首先，你可能需要向北行进。除非你身处加拿大马尼托巴省的弗林弗伦，否则，根据麦克弗伦的说法，请原地不动——那里是观赏北极光的最佳地点。观赏极光的最佳地点是极光区，该区域位于赤道以北 67 度左右，但据报道，在 19 世纪太阳耀斑爆发期间，最南到夏威夷都可以看到极光。

在美国，观赏北极光的最佳州包括阿拉斯加、缅因州和明尼苏达州等。麦克弗伦说，虽然引发极光的太阳活动全天都在发生，但用肉眼观看极光的最佳时间是在晚上。他补充说，活动最频繁发生在晚上 11 点左右，但极光可能发生在黄昏到黎明之间。

但无论如何，如果你看到了极光，那你就有福了。注意观察天空开始变亮的过程，在 15 到 20 分钟内逐渐变亮。“然后你就会看到在所有这些奇妙的活动中，极光突然爆发，”麦克弗伦说。