极光:看懂它,你需要一点物理和一点运气

你见过那种绿色的光幕在夜空中扭动吗?像是有生命一样。我见过。

那是在挪威特罗姆瑟,2016年冬天。零下十七度,我们蹲在一片冰湖边上,等了整整四个小时。腿都麻了,手指头伸不直,甚至开始怀疑自己是不是脑子有病跑到这种地方来受罪。正想骂娘的时候,天边突然裂开一道绿光。

然后整个天空开始跳舞。像有人拿了巨大的画笔,蘸了能在黑布上留下荧光痕迹的颜料,甩出绸带一样的轨迹。那种绿,不是画在油画布上的绿,是自带发光属性的,像液态的翡翠在流动。

说实话,那一瞬间我什么烦恼都忘了。只想着,TMD,值了。

极光到底是什么鬼?

说到底,就是太阳风和地球磁场的“战争”现场。太阳每秒钟都在向外喷射带电粒子,这家伙叫太阳风。它们以每秒几百公里甚至上千公里的速度撞过来,要是直接打到地面,我们早被烤焦了。还好地球有磁场,像个盾牌一样把粒子导向南北极。

然后这些高能粒子跟大气层里的氧原子、氮原子“撞个满怀”,产生活化——就是给原子里的电子充能,再让它们把能量以光子的形式弹出来。这就是极光。

所以你看,极光的颜色其实是化学课。绿色,主要来自100到200公里高处的氧原子。红色,是更高的氧原子。蓝紫色嘛,通常来自氮。对了,有时候你还能看到紫色边缘,那是氮原子被激发的结果。

但还有个细节:极光不是均匀的一片。它常常会扭曲成弧形、光带,甚至像窗帘的褶皱。为什么会这样?因为磁场线不是直线,带电粒子沿着磁力线走向,然后被扭曲成那些形状。

地球磁层与太阳风粒子轨迹示意图
地球磁层与太阳风粒子轨迹示意图

你以为这就完了?太天真了。太阳风不是恒定的。有时候太阳会搞个“日冕物质抛射”,就像打了个大喷嚏,一口气喷出几十亿吨等离子体。这时候极光就会大爆发,甚至能跑到中纬度地区来串门。我记得2015年圣帕特里克节那天,地球磁暴相当严重,连美国俄亥俄州都能看到极光。就离谱。

去哪儿看?这真是玄学

常规操作:冰岛、挪威、芬兰、阿拉斯加、加拿大黄刀镇。这些东西都是极光带上的好位置。但真的去了就能看到吗?做梦。

看极光需要三个条件:天要黑透,云要散开,地磁活动要在线。前两个靠天气,第三个靠太阳心情。你说这不是玄学是什么?

我自己有过惨痛经历。2014年去冰岛,带了一堆保暖装备,结果连续七天晚上都在下雪。极光呢?影子都没见。每天只能看着宾馆里的极光预报图发呆。上面写着“云量100%”,我就知道,又完蛋了。

倒是那些专业追光人,他们有一套自己的预测方法。比如看空间天气网,看Kp指数,看云图。但说实话,即使这些工具,也只能预测几个小时内的大致情况。真正能不能看到,还看运气。

挪威特罗姆瑟极光爆发与雪山剪影照片
挪威特罗姆瑟极光爆发与雪山剪影照片

但运气这个事,有时候还真非线性的。我那位在芬兰住的八天的朋友,预报天天说强磁暴,结果天天下雨。我那次在特罗姆瑟,预报只有Kp3,全团都没抱希望,结果它猝不及防就爆发了。后来我们打听,说是亚暴——Substorm,一种局部的短时爆发。这玩意儿就像任性的猫咪,根本没有固定的剧本。

极光在人类脑洞中的历史

极光在人类脑洞中的历史
极光在人类脑洞中的历史

古代人不知道什么太阳风。他们有自己的一套解释。维京人认为那是女武神在天空奔驰时铠甲反射的光芒。你看,这很北欧。因纽特人则相信那是死去祖辈的灵魂在天上踢球——用一颗海象牙做的头骨当球。说实话,这画面有点惊悚。

中世纪欧洲的科学界也热闹。有人说那是极地冰盖反射太阳光的幻影。还有人觉得那是太空中的“火焰”靠近地球。直到19世纪,电磁学发展起来,才有人把极光和地磁活动联系起来。现代物理学家也不甘寂寞。诺贝尔奖得主克里斯蒂安·伯克兰在20世纪初做了个著名的“地球模拟器”实验,把一块磁化的球放进真空室,用阴极射线轰击,结果在极区看到了人工极光。后来他提出极光的“电场理论”,虽然不完美,但奠定了方向。

对了,还有个冷知识:极光不光地球有。木星、土星、天王星、海王星都有极光,甚至金星也有。木星上的极光比地球的强几万倍,能量大到能改变木星大气的温度。只不过,那边没有人类在挨冻。

想拍极光?先学会挨冻和翻车

想拍极光?先学会挨冻和翻车
想拍极光?先学会挨冻和翻车

拍极光这事儿,远没有看着那么酷。你需要一台能手动调参数的相机,一枚广角大光圈镜头,一个稳得不能再稳的三脚架,以及一颗强大的心脏。

基本设置其实不难:ISO调到1600到3200,光圈全开,快门2到15秒。但是!现场操作简直噩梦。戴手套摸不了拨盘,不戴手套又冻得没知觉。我上次干脆脱了手套调相机,等调好了,手已经像刀子割一样疼。然后按快门的瞬间,因为太冷,手指抖了一下,糊了。

还有更离谱的:电池低温下掉电飞快,刚充满的备用电池,放口袋里一个小时就掉了一半。而且镜头还会起雾,起雾的镜头拍出来的极光整个糊成一片,像得了白内障。

所以,如果你真的想拍好极光,我的建议是:先练好三脚架的操作,再买几副触屏手套——就是那种指尖带导电布的那种。别傻呵呵地用普通手套。

最后,我想说的是:极光这个东西,你指望它像偶像剧那样浪漫,大概率会失望。等待的过程又冷又累,还要承受“这周可能看不到”的焦虑。但如果你真的看到了,而且还有幸遇上爆发期,你会明白,地球这条磁力线,真他妈会画画。

好了,不说了。我的羽绒服还在阳台挂着呢。

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