极光预报是如何运作的

极光从何而来

太阳不断向外喷出一股带电粒子流，称为太阳风，它携带着自身的磁场。当这一磁场与地球磁场相连时，能量会储存在地球夜侧长长的磁尾中。磁尾释放能量时，电子沿磁力线被驱入高层大气，使氧和氮发光。

太阳风输送的能量越多，极光椭圆带就越大越亮，并向赤道方向扩展得越远。预报正是试图估算这部分能量，并把它转化为一个简单的数字。

Kp 指数与 G 级

Kp 以每三小时为一个时段衡量全球地磁扰动，范围从 0 到 9。它是准对数标度，每升一级代表的扰动都比前一级大得多，并且每级再细分为三档：3−、3o、3+、4− 等。Kp 0–2 为平静，3–4 为不稳定至活跃，5 及以上即为地磁暴。

美国空间天气机构 NOAA 将较高的 Kp 值换算成磁暴的 G 级：

• G1 小磁暴：Kp 5
• G2 中等磁暴：Kp 6
• G3 强磁暴：Kp 7
• G4 严重磁暴：Kp 8
• G5 极端磁暴：Kp 9

为什么不能只看 Kp

Kp 是由世界各地磁力计数据得出的全球平均值，官方数值要到每个三小时时段结束后才能确定。它可能滞后于天空中正在发生的事情；一次短暂而强烈的亚暴，即使三小时 Kp 看起来不高，也能点亮整片天空。

因此，请把 Kp 当作判断椭圆带可能向南延伸多远的参考，而不是保证。每个城镇页面都会把 Kp 换算成当地阈值：一个是极光可能在地平线低处可见的等级，另一个更高的等级则意味着极光可能出现在头顶。

太阳风、Bz 与最后一小时

位于 L1 点（朝太阳方向约 150 万 km 处）的航天器会在太阳风抵达地球之前进行测量。根据太阳风速度不同，这能提供大约 15 至 60 分钟的预警时间。最重要的有三个数值：

• Bz：太阳风磁场的南北方向。南向（负值）Bz 能与地球磁场高效连接。Bz 达到 −10 nT 或更低并持续半小时以上，是很强的信号；而强烈的北向 Bz 通常意味着即使在高速流期间天空也会很平静。
• 速度：一般太阳风速度约为 300–400 km/s。500–800 km/s 的高速流会输送更多能量，最快的 CME 到达时速度可远超 1,000 km/s。
• 密度：粒子越多，压力越大，可能使极光更亮，尤其是在 CME 激波到达时。

提前几天到几周的预报

提前一到三天，预报员会关注日冕物质抛射（CME）：重达十亿吨的磁化等离子体云，通常需要 15 小时到 4 天才能抵达地球。它们的到达时间通常前后有几个小时的误差，而且其 Bz 要到抵达 L1 时才能测量，这就是为什么预报中的 G3 磁暴有时会落空。

更长远的预报可以借助太阳 27 天的自转周期。冕洞会喷出高速太阳风，而且常常能维持好几个自转周期，因此一段活跃期很可能在大约 27 天后重现。这在太阳活动周期的下降阶段尤其有用，而这一阶段将贯穿 2026 年和 2027 年。再往后的预报就只是笼统的概率了。

实际中如何使用预报

本站的实时评分把地磁活动、黑暗程度和云量综合成每个城镇的一个数字，逐小时图表则显示今晚这些条件何时重合得最好。

• 提前几天：留意预计到达的 CME 或回归的冕洞，并让计划保持灵活。
• 下午：把今晚的 Kp 预报与所在城镇所需的 Kp 作比较，并查看逐小时云量预报。
• 天黑后：关注 Bz 和太阳风速度。持续南向转变就是出门的信号。
• 极光出现时：留意实时数据。转为北向通常意味着进入间歇；再次转为南向则可能引发新一轮亚暴。
• 请记住，云层是人们错过极光最常见的原因，因此天气预报和空间天气预报同样值得关注。

常见问题

极光预报有多准确？

基于实时太阳风数据的短期预报，对未来 30–60 分钟相当可靠。提前一到三天时，CME 预报的到达时间常常相差六小时或更多，而强度取决于无法提前得知的 Bz 方向。超过一天的预报应视为一种可能性，而不是保证。

Bz 为负值是什么意思？

Bz 是太阳风磁场的南北分量。当它指向南方（负值）时，会与指向北方的地球磁场相连，让能量大量涌入。Bz 约为 −5 nT 或更低并持续 15–30 分钟，常常会引发极光；−10 nT 或更低并持续更久，则可能在远离两极的地方出现强烈的极光。

Kp 很低时也会出现极光吗？

会。在极光椭圆带下方，例如特罗姆瑟、阿比斯库或费尔班克斯，Kp 1–3 时也会出现精彩的极光。短暂的亚暴也可能在三小时 Kp 反映出来之前就点亮天空。Kp 告诉你的是极光可能向南延伸多远，而不是到底会不会有极光。

极光能提前多久预测？

利用来自 L1 的太阳风数据，可以提前约 15–60 分钟可靠地预测时间。CME 能提供一到四天的预警，但时间和强度都不确定。反复出现的冕洞可以让人们提前约 27 天做出粗略展望。任何声称能提前几周或几个月精确预测极光的说法，都应谨慎对待。