南極的極夜即將來臨,中國南極考察隊正迎來一年中觀測極光的黃金時期。在這片冰雪覆蓋的大陸上,科研人員通過研究極光這一自然奇觀,逐步揭開全球空間天氣的變化規律。極光是太陽活動與地球磁場、大氣層相互作用的結果,當太陽風攜帶的帶電粒子撞擊地球時,南北磁極附近的磁場匯聚區成為粒子進入大氣層的主要通道,高能粒子與大氣分子碰撞激發出絢麗的光帶。
位于南極的中山站因其獨特的地理位置,成為開展極光研究的理想場所。中國極地研究中心的科研人員介紹,2025年,基于中山站長期積累的極光觀測數據,我國科學家首次在國際上提出“極光漣漪”概念。這一發現指出,極光弧邊緣的條紋狀綠色發光結構可能與等離子體梯度漂移不穩定性有關,為理解極光形成機制提供了新視角。全天空成像儀和極光光譜儀等先進設備的應用,使科研人員能夠全面記錄極光的動態變化,并通過光譜分析反推太陽風粒子的能量特征。
除了極光觀測,激光雷達技術在南極空間天氣研究中發揮著關鍵作用。高層大氣對極光活動的響應可通過激光雷達精確捕捉,其原理類似于為大氣繪制“心電圖”。通過發射激光束并分析散射信號,科研人員能夠獲取從地面到高空數百公里范圍內的溫度、風場和大氣成分數據。在強磁暴等極端空間天氣事件期間,激光雷達與極光觀測設備協同工作,為構建“太陽風-磁層-電離層-大氣層”耦合模型提供核心數據支持。
南極的極端環境對科研工作提出嚴峻挑戰。在零下40攝氏度的低溫中,考察隊員需持續維護激光雷達等精密儀器。一位參與過多次極地考察的科研人員回憶,某次暴風雪后,雷達設備被深雪掩埋,團隊花費數小時挖掘才使其恢復運行。“當儀器重新啟動的那一刻,所有人都松了一口氣,這種經歷是極地科研的獨特印記。”
自2010年以來,中國在中山站建立了國際領先的極區高空大氣物理觀測系統,并與北極黃河站形成共軛觀測網絡。這一布局使我國成為全球少數具備南北極同步觀測能力的國家之一。基于極區觀測數據,我國科學家在極光動力學、電離層擾動和空間等離子體波等領域取得多項突破,相關成果為空間天氣預警和衛星導航安全提供了重要參考。
極光研究不僅關乎科學探索,更與人類日常生活息息相關。強烈的極光活動往往預示著地磁暴的發生,可能干擾衛星通信、電網運行和航空導航。中山站的長期監測數據已應用于空間天氣預警系統,為保護太空和地面基礎設施提供支撐。在這片寂靜的冰雪世界中,中國科研人員正用堅持與智慧,解碼來自宇宙的“低語”。











