绚丽多彩的极光，竟是30年前这场大停电的元凶？｜尧中华

文章转载自“格致论道讲坛”
研究极光，
不仅满足人类对神奇现象的好奇，
还能帮助我们理解和应对自然灾害，
更将直接服务于国家的未来深空探测战略。
尧中华·中国科学院地质与地球物理研究所特聘研究员
格致校园第23期|2021年12月24日北京
大家好，我是尧中华，来自中国科学院地质与地球物理研究所。非常高兴能够来到格致校园分享我的研究。
我的研究对象是一种神秘的自然现象，它非常绚丽、漂亮。与此同时，它又能揭示在地球和其他行星空间中发生的一些高能量爆发性的物理过程。它就是今天的主角——极光。

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这是我的同事姚淑涛博士在第35次南极越冬科考时，在我国中山站所拍摄的一段极光视频。可以看到，极光甚至能够把夜空照得通亮。

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▲左：2010年4月5日，国际空间站
（图源:NASA/SoichiNoguchi）
右：Galaxy15,2010年4月5日失去控制

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▲左：核电站变压器损坏， 1989
右：塞勒姆核电站，美国新泽西
我们再来看一个事例。左图展示的是一个烧坏的变压器。它并不一般，而是位于美国新泽西塞勒姆核电站（右图）之中。把它烧坏的元凶也是极光。
因此，理解极光、研究极光不仅满足人类对自然世界神奇现象的好奇，还能够帮助我们理解自然灾害，并更好地应对自然灾害。
极光是一条插着蜡烛的巨龙？
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人类历史上就一直关注着极光事件，有着持续的记录。在美国航天局（NASA）整理的极光历史观测里，第一条就是来自中国的文字记录，而且是与华夏文明相关的。它记录了黄帝的母亲附宝在郊外散步的时候，突然看到“大电绕北斗枢星，光照郊野” ，即整个大地都通亮起来了。但这并没有告诉我们极光是什么形状的。
后来屈原在《天问》一书中写道：“日安不到，烛龙何照” 。意思是太阳光照射不到的时候，烛龙是怎么亮起来的？他用两个关键字对极光进行了描述，分别是“烛”和“龙” ，即将极光形容为蜡烛一样的龙。龙是中华民族的文化图腾，是一种非常庞大的动物；而蜡烛又是一根一根很小的的结构。那么将细小的蜡烛组合起来构成了龙的形状，就是极光的模样。

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▲Earlydrawingoftheaurora,depicted
ascandlesinthesky,1570.
(来源:CrawfordLibrary,Royal
Observatory,Edinburgh.)
无独有偶，在英国爱丁堡皇家观测站收录的一幅古极光的绘画中，也把极光绘成了蜡烛，并且排列出了一个宏伟的图案。上图中最下方的是人们居住的小房子，而在它之上的是云彩，在云彩之上一根一根排列的蜡烛就是当时的人想象的极光。
可以看到，东西方不约而同地将极光比作在空间中排列开来的宏伟蜡烛。那么极光到底是不是这样的呢？我们来看一个更直观的视频。
这是在国际空间站拍摄的极光，主要以绿色为主，还带有一些红色，犹如一条巨龙盘旋在太空当中。大家仔细看，这个巨龙其实是有很多垂直方向小结构的。在古人看来，这一个个小亮点就像蜡烛在天空中点亮一样。
极光是如何产生的？
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