民間觀測幫助科學家了解極光

強楠

研究太空大氣的科學家麗茲·麥克唐納德一生中已經見過五次以上的極光。然而，正是那些她沒有見過的極光對她影響最大。

2011年10月24日晚上，麥克唐納德正坐在她位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯家中的電腦前。預報說，當晚將有磁暴光臨地球，會產生美麗的極光。雖然極光沒有出現在洛斯阿拉莫斯，但她依然很興奮，不是因為天空中有任何舞動的明亮的光線，而是因為電腦屏幕上關于極光的大量信息。

從阿拉巴馬到芝加哥，美國東部的居民稱，他們目睹了極光。這次磁暴成就了社交媒體上傳播最為廣泛的極光之一。

經歷了這次瘋狂的傳播之后，現就職于馬里蘭州戈達德太空飛行中心的麥克唐納德建立了Aurorasaurus。這是一個民間科學項目，可以通過項目網站、移動應用和互動平臺來追蹤極光。民間科學觀測首次被集中起來即時追蹤極光。

項目伊始，Aurorasaurus及其用戶就已經提供了一些最近出現的重大極光影像。2016年3月3日，美國地理協會的《空間天氣》在網上發布的一份研究報告稱，科研團隊發現民間觀測者經常在比預測地點更南的區域發現極光。

麥克唐納德坦言：“借助這些觀測數據，我們可以更精確地為極光愛好者和科研人員預測短期內極光出現的時間和地點。”

不斷提升對極光的預測和研究非常重要，因為極光是磁暴的典型特征。磁暴不僅可以引發漂亮的極光，還能導致電

力中斷、干擾衛星系統。雖然有很多研究太陽和近地空間環境的衛星可以提供極光的信息，但是精確地預測極光在地球上發生的地點、時間和強度依然極具挑戰性。其中一個原因是大型磁暴出現的頻率非常低，科學家缺乏關于它們的數據。

Aurorasaurus可以以民間科學觀測參與的形式收集更多的即時數據。觀測者可以直接在網站上（aurorasaurus.org）提交有關極光的信息，也可以使用免費的移動應用（Aurorasaurus）提交信息。項目本身也會在互動平臺上用關鍵詞搜索關于極光的內容，用戶們可以對這些信息進行甄別。觀測者提交的觀測內容和經過驗證的網絡信息將顯示在實時的極光全球地圖上。

實時極光全球地圖包含觀測線，它可以提供能夠觀測到極光的位置，其預測來自美國國家海洋和大氣局的OVATION極光預測模型。如果在某一區域或者觀測線附近有一定數量的用戶提交目擊報告，Aurorasaurus就會向觀測線附近的注冊用戶發送通知。

民間觀測者的觀測報告已經幫助科學家在全球范圍內追蹤過極光。2015年3月17日，多地的許多觀測者目睹了奇妙的磁暴以紅色、紫色和綠色的極光點亮了天空，這是近10年來最壯觀的一次。英國、德國、波蘭和美國中北部的用戶報告了超過160次極光，并驗證了來自網絡平臺的250次報告。據統計，該計劃在2015年3月17日共發出了361份通知。

2015年3月至5月，通過分析500份民間極光觀測報告，項目團隊發現，許多觀測者的位置比OVATION預測模型預測的位置更偏向赤道（北半球更偏南，南半球更偏北）。研究團隊將民間科學觀測納入其中，以便優化項目地圖中的極光觀測線。

“如果沒有來自民間的科學觀測，Aurorasaurus不可能如此有效地優化預測模型，以便為觀測者提供觀測地點。”

該項目的首要作者內森·凱斯如是說。她以前是Aurorasaurus的成員，現在是英國蘭卡斯特大學的高級研究助理。“項目團隊對大家的參與十分感激，并且希望更多的人參與其中。”

隨著更多用戶的積極參與，Aurorasaurus可以作為其他領域的研究工具。例如，賓夕法尼亞州立大學的信息科學家正在將Aurorasaurus作為原型，分析突發事件的預警體系。

雖然極光并不是突發事件或者極度危險的事件，但這種現象與突發事件有著很多相似性：它們都可以毫無征兆地突然發生，并且在大范圍內被觀測到。當某一區域有大量用戶通過社交媒體傳播極光信息時，Aurorasaurus項目會為注冊用戶發出通知。

2012年3月8日冰島上空的極光

Aurorasaurus還會在網絡上發布一些教育類資料。利用這一平臺，用戶也可以看到太陽風能量圖為大家呈現的未來1小時內地球上的極光等級。

麥克唐納德說：“短期來看，作為平民和科學的橋梁，Aurorasaurus可以成為極光愛好者的互動平臺。長期來看，這個互動社區可以得到持續發展，這個工具也可以成為其他領域的研究內容。”

Aurorasaurus得到了美國航空航天局和國家科學基金會的支持，由來自美國航空航天局、新墨西哥協會、賓夕法尼亞州立大學和科學教育機構的研究人員共同設計。