基于漠河地區(qū)55 a目測(cè)極光特征分析

吳樹(shù)森,劉　晶,徐艷華，于　晶，吳月梅，馮顯華（.漠河縣氣象局，黑龍江漠河600；.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱000；.大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達(dá)奇6000；.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾6006；.呼瑪縣氣象局，黑龍江呼瑪600）

?

基于漠河地區(qū)55 a目測(cè)極光特征分析

吳樹(shù)森1,劉晶2,徐艷華3，于晶4，吳月梅5，馮顯華1
（1.漠河縣氣象局，黑龍江漠河165300；2.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱150001；3.大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達(dá)奇165000；4.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾161006；5.呼瑪縣氣象局，黑龍江呼瑪165100）

摘要：極光是一種發(fā)生在地球極地大氣高層的自然現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)漠河等地出現(xiàn)的極光進(jìn)行分析，總結(jié)出北極光出現(xiàn)的一般特征。漠河是我國(guó)觀測(cè)北極光的最佳地點(diǎn)，并在四季都可以出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計(jì)，1956-2010年，我國(guó)出現(xiàn)極光共72次，其中漠河出現(xiàn)58次。出現(xiàn)最多的年代為20世紀(jì)80年代共28次，出現(xiàn)最多的年份是1989年共9次。

關(guān)鍵詞：極光;漠河;特征;分析

1　引言

極光是地球周?chē)囊环N大規(guī)模放電的過(guò)程。來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子到達(dá)地球附近，地球磁場(chǎng)迫使其中一部分沿著磁場(chǎng)線集中到南北兩極。當(dāng)它們進(jìn)入極地的高層大氣時(shí)，與大氣中的原子和分子碰撞并激發(fā)，產(chǎn)生光芒，形成極光。許多中外科學(xué)家對(duì)極光現(xiàn)象做了深入的研究。莊天山在1960年從中國(guó)史書(shū)和地方志的天文記錄中，整理編成《中國(guó)古代極光記錄表》，他提出的關(guān)于中國(guó)歷史上“極光記錄“的選擇原則，引起國(guó)外有關(guān)天文學(xué)家的不同反響。日本學(xué)者慶松光雄收集公元前7世紀(jì)至10世紀(jì)，包括中、朝、日的極光記錄，編成《極光年表》[1]。張之锜分析了極光的成因機(jī)制、顏色和形狀[2]。項(xiàng)田華等對(duì)1988年8月下旬黑河出現(xiàn)的特殊光電現(xiàn)象進(jìn)行個(gè)例分析[3]。楊友華等通過(guò)對(duì)南極中山站夜間極光的觀察及對(duì)全天空極光照相資料的分析，揭示了出現(xiàn)極光伴隨著地磁場(chǎng)的擾動(dòng)特點(diǎn)[4]。吳樹(shù)森對(duì)中國(guó)漠河出現(xiàn)的極光現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出漠河北極光一般特征[5]。在極地，我國(guó)北極黃河站建成了極光觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室，與處于同一條地球磁力線的南極中山站，在南、北兩極對(duì)極光進(jìn)行同步觀測(cè)和對(duì)比。研究極光對(duì)于了解地球外層空間結(jié)構(gòu)、掌握空間天氣、減少太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球的影響等，都有著重要的意義。同時(shí)也為更好地觀測(cè)和觀賞北極光提供幫助。

2　極光出現(xiàn)特征分析

2.1出現(xiàn)次數(shù)

我國(guó)1956年9月7日在新疆阿爾泰地區(qū)，1956 年10月27日和1957年1月22日在黑龍江呼瑪都出現(xiàn)了極光。1957年3月2日在黑龍江漠河也觀測(cè)到了極光[6]。1959年7月15日在我國(guó)北部小興安嶺上，看到了一次極為罕見(jiàn)的強(qiáng)大極光[7]。自1979年以后，太陽(yáng)一直處于活動(dòng)時(shí)期，經(jīng)查找多個(gè)氣象臺(tái)站的觀測(cè)資料和相關(guān)報(bào)道，近30 a來(lái)，在全國(guó)民間發(fā)現(xiàn)極光的傳說(shuō)廣為流傳，報(bào)紙、期刊、電視及網(wǎng)絡(luò)等媒體也多次出現(xiàn)極光的報(bào)道，還有外地游客在漠河看到了北極光。本文收集到了我國(guó)1956-2010年北極光出現(xiàn)次數(shù)共72次（排除日期不詳和疑似極光），其中：氣象部門(mén)有極光觀測(cè)記錄共53次，通過(guò)地方志、書(shū)刊、網(wǎng)絡(luò)和民間等收集到的極光記錄共19次（見(jiàn)表1）。

表1　1956-2010年我國(guó)極光出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)

中國(guó)出現(xiàn)極光的次數(shù)絕不是幾百次。如果從2000年前以漠河等地統(tǒng)計(jì)至今，中國(guó)極光出現(xiàn)的次數(shù)要達(dá)千次以上。

2.2極光時(shí)空分布

由于極光是夜間出現(xiàn)，因此在日界劃分上采用世界時(shí)，以20時(shí)為日界，在當(dāng)日無(wú)論出現(xiàn)幾次極光均記為1個(gè)出現(xiàn)日數(shù)，在20時(shí)前后均出現(xiàn)時(shí)，按2個(gè)出現(xiàn)日數(shù)計(jì)算，在跨日界時(shí)均為1個(gè)日數(shù)，多地在同一天出現(xiàn)，也為1個(gè)出現(xiàn)日數(shù)。

從現(xiàn)有氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析，出現(xiàn)最多的地方是黑龍江漠河共58次，其他依次為呼瑪8次，齊齊哈爾5次，加格達(dá)奇4次。遼寧建平和新疆阿勒泰各2次。

不是每一年都會(huì)出現(xiàn)北極光，55 a中只觀測(cè)到31年次，占56%；55 a共出現(xiàn)72次，年平均為1.3次。出現(xiàn)最多的年代為20世紀(jì)80年代共28次，50年代次之共23次，60年代和90年代最少僅4次。出現(xiàn)最多的年份是1989年共9次。

北極光四季都可以出現(xiàn)。極光活動(dòng)有較明顯的季節(jié)變化，出現(xiàn)最多的季節(jié)是冬季22次，春季次之為19次，秋季為18次，夏季最少為13次。從月份來(lái)看，12個(gè)月中都出現(xiàn)了北極光，出現(xiàn)最多的月份是4月為11次，9月次之為10次，1月、5月最少各為1次。

漠河一日內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)一般為1-2次，出現(xiàn)次數(shù)最多的一日是1981年10月22-23日（跨日界）出現(xiàn)4次，合計(jì)3 h 31 min。開(kāi)始時(shí)間最早的是1983年2 月16日17時(shí)31分，該日日落時(shí)間是16時(shí)56分。結(jié)束時(shí)間最晚的是1979年2月22日05時(shí)30分，該日日出時(shí)間是07時(shí)0分。

持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次是小興安嶺1959年7月15日（北京時(shí)）共4 h 37 min（21時(shí)58分-02時(shí)34分）[7]，其次是加格達(dá)奇1980年12月20日共3 h 15 min（0時(shí)0分-03時(shí)15分）。持續(xù)時(shí)間最短的一次是漠河1984年4月14日，僅4 min（21時(shí)34-37分）。

3　太陽(yáng)黑子與極光出現(xiàn)頻率

極光出現(xiàn)頻率的大小與太陽(yáng)黑子有密切的關(guān)聯(lián)，當(dāng)太陽(yáng)黑子活躍時(shí)極光出現(xiàn)的次數(shù)就多，范圍就廣，反之就少或沒(méi)有出現(xiàn)。在地磁緯度60°-63°的挪威南部觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，靠近太陽(yáng)黑子最多年及最少年，極光出現(xiàn)的頻率為5：1。從圖1可以看出，1956-2010年太陽(yáng)黑子數(shù)呈減少趨勢(shì)，遞減率為11.5/10 a，與此對(duì)應(yīng)的是我國(guó)出現(xiàn)極光的次數(shù)也呈減少趨勢(shì)，但遞減率不明顯。

圖1　太陽(yáng)黑子數(shù)與極光出現(xiàn)年對(duì)應(yīng)關(guān)系

在出現(xiàn)極光的31 a中，太陽(yáng)黑子數(shù)＞100有16 a出現(xiàn)極光，占總次數(shù)52 %；太陽(yáng)黑子數(shù)在50-100之間有6 a出現(xiàn)極光；太陽(yáng)黑子數(shù)＜50有9 a出現(xiàn)極光。從太陽(yáng)黑子周期變化來(lái)看，1962-1967年、1972-1977年、1983-1987年、1992-1999年、2002-2010年為低值期，這些年份沒(méi)有出現(xiàn)或極少出現(xiàn)極光。在1956-1960年、1969-1970年、1979-1982年、1989-1991年、2000-2001年為太陽(yáng)黑子＞110的高值期，這些年份都出現(xiàn)了極光。而1967-1968年、1978年、1992年和1999年，太陽(yáng)黑子數(shù)在90-105之間，卻沒(méi)有出現(xiàn)極光的記載，或有其特殊性。

4　影響極光觀測(cè)的主要因素

天氣條件對(duì)觀測(cè)極光有很大的影響。只有在夜間無(wú)云或少云、無(wú)霧、無(wú)風(fēng)，沒(méi)有空氣污染能見(jiàn)度極好的情況下才能看到。無(wú)論是弱極光區(qū)還是微極光區(qū)，受天氣條件影響，出現(xiàn)極光時(shí)有的地方觀測(cè)到，有的地方?jīng)]有觀測(cè)到。白天因陽(yáng)光亮度大，極光亮度小，所以白天是看不到極光的。除受太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度、太陽(yáng)黑子數(shù)和地磁緯度影響外，漠河極光出現(xiàn)偏少和影響觀測(cè)的主要原因如下:

(1)漠河夏季日照時(shí)間長(zhǎng)，晝長(zhǎng)夜短，有效觀測(cè)時(shí)段少于春秋冬3季；

(2)漠河夏季為雨季，總云量、低云量和霧日數(shù)明顯多于春秋冬3季；

(3)漠河12月、1月份氣溫低于-40℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生冰霧、煙幕，能見(jiàn)度低；受其影響，既使出現(xiàn)極光也難以觀測(cè)到；

(4)極光出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間短、消失快，觀測(cè)者有遺漏的可能；

(5)極光較弱，亮級(jí)小，或距離遠(yuǎn)，人的目測(cè)力無(wú)法觀測(cè)到；

(6)大興安嶺處于群山之中，高山遮擋不利于觀測(cè)；

(7)城市密集的高層建筑、各種燈光也會(huì)影響觀測(cè)；

(8)極光都是出現(xiàn)在夜間，人們室外活動(dòng)少或已入睡。

漠河位于中國(guó)最北部，其地理位置和地磁緯度決定了漠河是中國(guó)欣賞北極光的最佳地方，但不是唯一的地方。雖然在其它微極光區(qū)看到的幾率小，但在太陽(yáng)活動(dòng)極大年時(shí)也有看到的可能，北方地區(qū)多次觀測(cè)到了北極光，就是很好的證明。

漠河不是經(jīng)常出現(xiàn)北極光，也不會(huì)定期出現(xiàn)。很多人由于對(duì)天文及極光現(xiàn)象缺乏了解，在觀測(cè)北極光時(shí)很容易造成誤判。極光活動(dòng)僅和地磁活動(dòng)有關(guān)，而地磁活動(dòng)又和太陽(yáng)活動(dòng)有關(guān)，太陽(yáng)發(fā)生活動(dòng)是沒(méi)有特定日期的，因此，極光不會(huì)定期來(lái)訪。

漠河夏至這一天并沒(méi)有極晝現(xiàn)象，只是這一天夜長(zhǎng)最短。漠河緯度為52°58′N(xiāo)，而只有在極地≥66° 33′N(xiāo)地方才會(huì)出現(xiàn)永晝和永夜。通過(guò)天文時(shí)刻公式計(jì)算，得出漠河夏至之日天黑時(shí)刻為21時(shí)16分，天亮?xí)r刻為02時(shí)25分，夜長(zhǎng)為5 h9 min，具備了觀測(cè)極光的時(shí)間條件。雖然夏至前后晝長(zhǎng)夜短，有效觀測(cè)時(shí)段少于其他月份，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在夏至之夜（1971年）確實(shí)有人看到了北極光，1982年6月19日和1989年6月23日都有極光觀測(cè)記錄，這足以證明漠河夏至前后是可以看到北極光的。

5　小結(jié)

(1)極光是一種天文現(xiàn)象，它的形成條件是太陽(yáng)風(fēng)、磁場(chǎng)和大氣。極光出現(xiàn)頻率的大小與太陽(yáng)黑子有密切的關(guān)聯(lián)。

(2)北極光在四季、每個(gè)月都可以出現(xiàn)。漠河是中國(guó)最佳觀測(cè)極光的地方，1956-2010年，我國(guó)出現(xiàn)極光共72次，受天氣條件等因素的影響，出現(xiàn)極光的次數(shù)要多于實(shí)際觀測(cè)到的次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]莊天山.關(guān)于中國(guó)歷史上“極光記錄”的選擇原則[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版):1995,(1):37-46,23.

[2]張之锜.極光的色彩、形狀與成因機(jī)制[J].氣象. 1983,9(5):31-32.

[3]張滬英,項(xiàng)田華.特殊光現(xiàn)象個(gè)例分析[J].黑龍江氣象.1996,(1):40-41.

[4]楊友華,湯克云,袁亞萍等.南極中山站夜間極光特點(diǎn)[J].地球物理學(xué)報(bào),1999,42(6):863-866.

[5]吳樹(shù)森,張春梅.漠河極光現(xiàn)象特征分析[J].黑龍江氣象,2006,23(3): 44-45.

[6]成都?xì)庀髮W(xué)院.氣象學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社. 1979,255-257.

[7]李報(bào)國(guó),曾強(qiáng)吾.奇異的天氣現(xiàn)象[M].北京:氣象出版社,1983,16-19.

第一作者簡(jiǎn)介：吳樹(shù)森（1963-），男，四川省劍閣縣人，中央廣播電視大學(xué)，本科生，工程師.

收稿日期：2016－1－1

文章編號(hào)：1002－252X(2016)01－0040－03