简介： 北极光是偶尔出现于南北极高纬度地区夜晚中的光柱或光幕，因太阳的带电粒子在地球高层大气中被加强能量并与氧、氮原子碰撞而产生。余文介绍了北极光最佳观测时间、地点，拍摄手法及导致其产生不同颜色的原因。
北极光是什么？你何时何地能看到北极光？间隔多久能看到一次北极光？
极光——也被称为北极光——是地球磁场与来自太阳的带电粒子相互作用的生动展示。它极其美丽，值得冒着夜晚的寒冷去北方(或南方)高纬度地区游览。
北极光是什么?
北极光是被称为极光(Aurora Polaris)的几种天文现象之一，是在夜空中偶尔可见的竖井状彩色光幕。我们所看到的灯光秀可能会持续惊人的三个小时，亦或是令人失望的短暂三分钟。它们可能是绿色的、紫色的、红色的和金色的，或者只是松树的阴影。我们无法给北极光的出现制定规则，它们来去自由。
图解：挪威上空的北极光。图源：Stein Egil Liland
那些此生有幸看到极光的人会同有一场激动人心的体验，这与地球上其余任何事物都不同。就好像夜空有了自己的生命，在和你进行面对面的交流。
是什么创造出了北极光？
我们从地面上看到的极光是由来自太阳的带电粒子以极高的速度进入地球上层大气造成的。极光以地球磁极为中心，在磁极周围大致呈圆形区域可见。由于磁极和地理极点不一样，有时极光在比预期更靠南的地方可见，而在其他地方则在更北的地方可见。
图解：地球产生的不可见磁力线的示意图，表示为偶极磁场。图源：NASA
极光的起源始于太阳表面，随着太阳活动喷射出一团气体而发生。科学家称之为日冕物质抛射(CME)。如果其中一团能到达地球，大约只需要2到3天，它就会与地球磁场相撞。这个磁场是肉眼看不见的，如果人类能看到它的形状，它会让地球看起来像一颗有着长长的磁性“尾巴”的彗星，这条“尾巴”在地球身后100万英里的地方朝着与太阳相反的方向延伸。
图解：地球磁气圈和极光
当日冕物质抛射与磁场发生碰撞时，会使磁尾区发生复杂的变化。这些变化产生带电粒子流，然后这些粒子流沿着磁力线流入极地地区。这些粒子的能量在地球上层大气中得到增强，当它们与氧原子和氮原子碰撞时，就会产生耀眼的极光。
图解：挪威上空的北极光，2018年。图源：Tobias Bjørkli
极光是美丽的，但同时产生的看不见的粒子流和磁场会破坏我们的电网和运行在太空中的卫星。这就是为什么科学家如此热衷于了解有关于极光和太阳风暴的物理学，以便我们能够预测我们的科技何时可能会受到影响。
太空天气如何影响地球?
了解形成太空天气的不同元素，以及太空天气是如何影响地球的。
看北极光最好的地方是哪里?
在北半球，极光带沿着西伯利亚北部海岸、斯堪的纳维亚半岛、冰岛、格陵兰岛南端、加拿大北部和阿拉斯加延伸。极光在这个区域的南边是可见的，但是它们在越远的地方出现的几率就越小。
图解：极光预报OVATION-Prime模型
南半球的极光带大部分在南极洲或南大洋上空。要想看到极光(或南极光)，你必须去塔斯马尼亚岛，在阿根廷南部或福克兰群岛偶尔也能看到，但这种情况很少见。
看北极光的最佳时间是什么时候?
为了有最好的机会看到极光，你需要在极光分布椭圆形区域之下或尽可能接近它。
图解：格陵兰上空的北极光。图源：Visit Greenland
北极光与其他天气模式相似，因为它们可以预测，需要一定的条件才能发生。它们可能在任何时候发生，在天空黑暗的时候，或是在黎明和黄昏之间的任何时候，并且在夏季是最不常见的。它们一年四季都可能发生，但最常在9月至4月之间出现。
拍摄北极光
有一台最新的单反是最理想的情况，如果可用的ISO满足在3200左右就能发挥更大的作用了。多备些存储卡也是很明智的选择，这样你就可以随心所欲地拍照，而不用担心没有空间存了。
像这样拍摄极光的镜头需要快速变焦光学镜头，光圈最小也要f/2.8，而f/1.4光圈能够发挥最大的优势。有广角变焦镜头是最完美的，鱼眼镜头也不错。
想要在不接触相机的情况下进行多次曝光，可以使用快门线。这不仅能保证在慢速快门下拍摄出清晰的画面，还能让你自由地观看在天空中展开的景象。
你需要让你的相机保持非常稳定的状态，以避免在长时间曝光时产生不必要的运动模糊，所以要把相机安装在一个坚固的三脚架和一个平坦稳定的表面上。
调节镜头至最大光圈，并设置ISO为800左右。在手动模式下，将快门速度设置为5秒。
为了避免拍出不那么满意的照片，拍摄前要确认你的镜头是否正确对焦。对着天空对焦后先进行拍摄测试，然后放大液晶屏上的图像，检查星星的清晰度。用胶带固定住对焦环以避免不小心移动它也许是个好主意。
在不断检查你的图像清晰度时很容易不小心碰到对焦环，从而毁掉所有还没设置好的曝光参数。
根据相机的性能，我建议可以将ISO调为800，以降低噪点，然后再把镜头打开。在光圈优先模式下进行拍摄测试，并查看显示屏上的图像。如果拍出来是一张几乎看不到极光的全黑的照片，说明曝光不足，需要补偿 1或 2曝光。设置好了基本曝光，你甚至可以加入一些前景主题来让照片更有趣。这提供了一个参考的思路，并且可以改善整体构图。月光下的夜晚可以提供足够的光线，或者你可以用手电筒的光来“绘制”你自己的主题。
是什么造成了北极光的不同颜色
当太阳风为电离层中的不同离子提供能量时，它们会产生不同的颜色。
北极光中最常见的颜色是绿色。当太阳风同时给地球大气中数百万个氧原子提供能量时，它会短暂地激发氧原子的跃迁。然后它们又恢复到原来的状态，发出我们从地面上可以看到的绿色光线。
我们有时看到的红光也是由氧原子引起的。这些粒子在大气中处于较高的位置，仅接收到较低能量，同时放出红光。红光一直都存在，但是相比于绿光来说，我们的眼睛对红光的敏感度比绿色低五倍，所以我们很少能看到它。
在极少数情况下，太阳风的强度足以激发氮离子的跃迁。这些氮离子发出紫色的光，这是一种非常罕见的颜色，通常只在带电粒子特别活跃时出现。
神话中的北极光
许多文化群体都有关于这些极光的传说。在罗马神话中，欧若拉是黎明女神。在中世纪，极光的出现被视为战争或饥荒的先兆。
苏格兰人、爱尔兰人、英国人和法国人都认为这些极光预示着冲突即将来临，而斯堪的纳维亚人则把它们与丰富的捕鱼资源、无痛分娩和温暖联系在一起。
有趣的是，古斯堪的纳维亚和冰岛文学很少提及极光。维京人认为这些景象可能是环绕着世界边缘的火焰，是来自北方冰山的火焰，或者是太阳在地球另一面的反射。这三种观点在中世纪都被认为是理性的、非超自然的解释。
新西兰的毛利人与欧洲和北美的许多北方人有一个共同的信念，那就是极光是火把或篝火的映射。
作者: Tim Trott
FY: 诺诺
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