極光為何多呈綠色？高空100-400公里幻化多彩

黑龍江漠河天上掛出一片紅綠交織的光帶。有人驚呼老天爺顯靈，有人轉發(fā)說這是大災前兆，還有人翻出三千年前的史書說古人早就記下來過。

極光這玩意兒，到底是吉是兇？為什么大多是綠色，有沒有其他顏色？

讓我感到挺意外的是，極光這事兒壓根不是洋人先看見的。咱們老祖宗觀測極光，比西方早了差不多三千年。

我翻了一下資料，公元元年之前中國正史和地方志里的極光記錄加起來超過120條。從西周一直記到唐代，凡是大地磁暴，史官基本一次沒漏。顏色、形狀、持續(xù)多久，記得相當細致。可惜古人不知道太陽風是啥，也搞不懂磁場，只能往神鬼吉兇上靠。

到了1619年，意大利人伽利略給極光起了個名字叫Aurora Borealis，意思是北極的黎明。名字聽著挺浪漫，可他自己也說不清這光到底咋來的。一直拖到1900年前后，挪威科學家柏克蘭在實驗室里用磁場把帶電粒子打偏，才算從物理上把極光成因弄明白。

還有一件事我覺得挺有意思——極光到底有沒有聲音？北極那一帶的觀測站，三百多個長期蹲點的工作人員都說聽見過嘶嘶聲、噼里啪啦的動靜。

可主流科學家一直堅持，極光在一百公里以上的高空，聲音根本傳不到地面。2016年芬蘭那邊搞了個研究，說真捕捉到了極光發(fā)出的聲音。現(xiàn)在學界兩派吵得不可開交，一派認為低空電離層靜電放電產生了次聲波，另一派咬定是大氣塵埃靜電摩擦發(fā)聲。NASA也在持續(xù)更新這方面的電離層觀測數(shù)據(jù)。我個人覺得，這事到現(xiàn)在沒個準信兒，你不能說聽見的人都是耳朵出毛病，也不能說科學已經(jīng)解釋透了——它就是一個觀測到了、但原理還沒完全破譯的中間狀態(tài)。

顏色這事兒先聊聊。絕大多數(shù)人腦子里的極光，就是一條綠油油的光帶。這話不算錯，綠色確實最常見，但說極光只有綠色那就外行了。

道理其實不復雜。氧原子在不同高度被太陽風粒子撞擊，會蹦出不同顏色的光。300到400公里高的氧原子發(fā)紅光，100到200公里的發(fā)綠光。再往下到100公里以下，氮分子就發(fā)藍紫色。一場強地磁暴能把這三層大氣全點亮，紅綠藍紫一起上，那才叫真正的五彩極光。

2024年5月10日那一夜，NOAA空間天氣預報中心監(jiān)測到G5級超大地磁暴，這是2003年以來地球碰上的最強一次。咱們國家空間天氣監(jiān)測預警中心11日上午9點直接發(fā)了紅色預警，Kp指數(shù)9滿格。

黑龍江、新疆、甘肅、內蒙古全境冒出極光，連北京懷柔山區(qū)都肉眼可見。新疆阿勒泰的攝影師說，整個北方天空一片通紅。墨西哥那個沙漠城市墨西卡利，夜空都被粉色和紫色照亮了。歐洲從德國、瑞士一路到西班牙都看得見，南半球的澳大利亞、新西蘭也拍到了南極光。

再說位置。極光只在北極？南極那邊對應著南極光，倆是同步發(fā)生的。地磁暴每往上升兩級，極光能看到的最低緯度就往南推大約8度。2024年那場G5級磁暴，極光直接干到美國佛羅里達和墨西哥北部去了。

還有一個迷思——空間天氣預報說今晚極光強，是不是閉著眼也能拍到？想得太美了。預報告訴你的只是太陽粒子有多猛。地面這邊還有四道關要過：云層厚不厚、城市光污染重不重、月亮亮不亮、行星際磁場方向對不對。

任何一項不配合，預報再準你也只能干瞪眼。2026年1月漠河那次能看成，是趕上了天氣晴朗加蛾眉月的好時候，月光干擾特別小。我認識的一些追光老手，從來不看單一指標，極光指數(shù)、氣象云圖、光污染地圖、月相日歷，四樣數(shù)據(jù)一起對照著來。

不少人把極光跟下雨打雷歸到一類去了，這個誤會傳得最廣，也最不靠譜。

地面天氣全發(fā)生在30公里以下的對流層。極光呢？人家在100公里以上的熱層和電離層活動。一個在咱們頭頂不遠，一個在大氣層最外圈，根本不在一個頻道上。

那極光的能量從哪兒來？答案是1.5億公里外的太陽。

現(xiàn)在這條鏈子科學家拆得明明白白：太陽耀斑炸了，日冕物質往外拋，太陽風帶著大堆帶電粒子沖向地球，地球磁場把粒子兜住，沿著磁力線往兩極漏，最后跟高層大氣原子撞上發(fā)出光。這一整套流程，跟咱們頭頂?shù)娘L云雨雪一點關系都沒有。

20世紀60年代范艾倫輻射帶理論搞清楚之后，學界就把極光歸到空間天氣這個類別里去了。可老百姓還是分不清，每次有大地磁暴的新聞，評論區(qū)總有人留言說降溫下雪才會出極光。國家空間天氣監(jiān)測預警中心年年科普，還是有人弄混。

話說回來，空間天氣和地面天氣雖然機制各管各的，可強地磁暴能把電離層攪得天翻地覆，航空通信、地面電網(wǎng)都跟著遭殃。這也是為啥國家空間天氣監(jiān)測預警中心要24小時盯著、隨時發(fā)預警——這玩意兒直接關系到通信、導航、衛(wèi)星這些國之重器的安全。

1979年3月，旅行者1號探測器從木星身邊飛過，在木星背面拍到了一道長達3萬公里的巨型光帶。這是人類第一次在地球之外看見極光。

打那以后，太陽系里的極光一個接一個被發(fā)現(xiàn)。2023年12月25日，韋伯太空望遠鏡拍到木星兩極那種永不熄滅的極光。木星磁場強度是地球的好幾萬倍，極光亮度比地球強一百多倍，還多出一種地球沒有的X射線極光。卡西尼探測器2005年在土星上拍到環(huán)狀極光。

火星呢？火星沒有全球性的磁場，只剩下零星的局部磁場殘骸，所以極光稀稀拉拉、特別微弱。MAVEN探測器在火星上一共發(fā)現(xiàn)了三種極光，分別叫離散極光、彌漫極光和蛇形極光。

我研究下來，極光要出現(xiàn)，說到底就兩個條件——行星得有磁場，得有大氣層。太陽系里滿足這倆條件的星球不少，但每家磁場強度不一樣，大氣成分也千差萬別，所以極光的樣子、亮度、光譜都各有各的特色。

讓我特別意外的一點——太陽風不是帶電粒子的唯一來源。木衛(wèi)一表面密密麻麻全是活火山，不停地往太空噴物質，這些粒子被木星磁場一兜，照樣能搞出極光來。這個發(fā)現(xiàn)把過去太陽風一統(tǒng)天下的老理論給修正了。

極光這東西，古人當神諭看，現(xiàn)代人當風景拍。兩種態(tài)度都各有各的道理。我覺得吧，古人記錄得是真細致，可惜歸因偏了；現(xiàn)代科學把物理機制講清楚了，可極光到底有沒有聲音，到今天還說不明白。

最后想問問各位老鐵：您這輩子有沒有親眼見過極光？是在國內看的還是在國外？還有那個老話題——您覺得極光到底有沒有聲音？

參考資料：《竹書紀年》極光記載考證，科普中國NOAA空間天氣預報中心2024年5月G5地磁暴觀測報告，NOAA/SWPC國家空間天氣監(jiān)測預警中心2024年5月地磁暴紅色預警，中國氣象局黑龍江省氣象局2026年1月X1.9級耀斑漠河極光監(jiān)測記錄，黑龍江省氣象局NASA韋伯望遠鏡海王星極光觀測（2025年3月），NASA/STScIESA韋伯望遠鏡天王星極光觀測（2026年2月），ESA/Webb