秋分已至，不仅有鲜艳的落叶回归我们的天空。北极光，又称北方之光，将在高纬度地区的天空中更加频繁地闪耀。这是为什么呢？《Popular Science》和加州大学洛杉矶分校空间科学教授Robert McPherron 将为您解答。
什么是秋分？
对于北半球的居民来说，秋分标志着秋天的开始。在秋分日，白天和黑夜的时间大致相等——“equinox”这个词来源于拉丁语，意为“相等”和“夜晚”。2022年北半球的秋分是在 9月22日晚上9:04 EDT。此时，与冬夏至不同，地球既不朝向太阳倾斜，也不背离太阳倾斜。当太阳照射赤道时，南北半球接收到的光照是均等的。
什么是极光？它是如何发生的？
虽然极光以其绚丽的绿色和粉色照亮夜空，但幕后还有更多的事情在发生。南北极光，分别在北极和南极附近，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的磁场中。在那里，这些带电粒子与磁场结合，并沿着磁场的路径射入地球大气层，朝着两极方向。当这些粒子与大气中的分子碰撞时，就会产生光。
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McPherron 将这个过程比作关闭旧电视机：“当你打开它们时，如果你听力好，你会听到一种非常高亢的嗡嗡声，表明存在一种由电子束引起的高频。”“而当你关闭它时，你会看到屏幕中央有一个亮点。”荧光屏上的那个发光点是由于电子束从内部击中它而产生的。“这就是极光，”他说，“它是电子沿着磁力线向下运动，而屏幕就是大气层。”
颜色从何而来？
当电子进入地球大气层时，它们会激发气体，主要是氧气和氮气。氧气和氮气分子，因获得超出正常状态的能量，在恢复到基准水平时会发出光子，从而产生光。氧气发出绿色和红色的光，而氮气发出蓝色的光。
为什么极光活动在秋分前后活跃？
这个问题的答案更复杂，涉及两个效应：春分效应和 Russel-McPherron 效应——这个名字是不是很熟悉？第一个效应源于地球的两极与太阳风以直角相遇，而在后者中，太阳风与地球的磁场呈反平行。这两个效应共同解释了秋季极光活动的增加，并使秋分前后的几周成为观看极光的黄金时段。
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换句话说，地球轴的倾斜增强了“与我们星球相互作用的太阳风磁场的强度，”McPherron 说。
我如何看到极光？
首先，您很可能需要向北旅行。除非您在加拿大马尼托巴省的弗林弗伦，在这种情况下，根据 McPherron 的说法，请原地不动——那里是 观看北极光 的绝佳地点。观看极光的最佳地点是极光带，该区域以赤道以北约 67 度为中心，但在 1800 年代太阳耀斑活动强烈时期，北极光曾报告过远至夏威夷南部。
在美国，观看北极光的最佳州包括阿拉斯加、缅因州和明尼苏达州等。尽管导致极光的太阳活动全天都在发生，但用肉眼看到极光的最佳方式是在夜间，McPherron 说。活动最频繁的时间是晚上11点左右，但极光可能从黄昏到黎明发生，他补充说。
但无论如何，如果您看到极光，您将享受到一场盛宴。注意天空开始变亮，并在15到20分钟内逐渐增强。“然后您会看到一道光柱向极方向爆发，伴随着所有这些奇妙的活动，”McPherron 说。
