极光常被认为是极地专属景观，近年来却在亚洲中纬度地区频频现身。这一现象既与地磁北极快速从加拿大向西伯利亚漂移密切相关，也与太阳活动进入上升期、太阳风暴强度持续增强密不可分。我们希望通过中国子午工程的多源观测数据，探索这一现象伴随的空间物理过程，同时评估其对亚洲空间环境的影响。

导 读

当绚丽极光不再是极地专属，中国内蒙古、北京等中纬度地区接连见证这一地球奇观，背后暗藏太阳与地球的 “太空对话”。亚洲中纬度极光不仅带来震撼的视觉盛宴，更悄然记录着这片土地之上空间环境的变迁。

图1 图文摘要

一、极光“南下”：地球与太阳的双重“馈赠”

地球磁场线在两极汇聚，高能粒子需沿磁场线从两极地区闯入高层大气，与大气粒子碰撞后绽放绚丽光彩，这就是极光的由来。其活动范围形成环绕磁极的 “极光椭圆带”，磁纬60°-70°是常规边界。在我国通常只有高纬度地区，如黑龙江漠河（约50°N），才在太阳活动高年有机会观测到极光。

近年，中国内蒙古南部、北京等约40°N的亚洲中纬度地区极光频繁现身，背后有两大关键推手：一是地磁北极快速漂移：1831年其首次实测位置为加拿大北极地区，此后以每年15公里速度向俄罗斯西伯利亚方向移动；1990年后漂移加速至每年50-60公里，并于2017年跨越国际日期变更线，从西半球进入东半球。这一漂移使亚洲地区地磁纬度相对之前升高，极光椭圆带在亚洲部分也随之向南扩展。二是第25个太阳活动周的 “强势发力”：太阳活动以11年为一个周期，当前正处于第25个周期的峰年，太阳耀斑、日冕物质抛射（CME）等爆发活动愈发频繁。强烈的太阳爆发活动也会使极光卵向更低纬度扩张。

2024年10月10日，太阳爆发的日冕物理抛射（CME） 撞击地球，引发强地磁，SYM-H指数降至约-400 nT，Kp指数接近9级（地磁暴最高等级）。中国科学院四子王旗空间天气野外科学观测研究站（地理纬度～41.8°N，地磁纬度～37.2°N）科研人员在该台站用相机成功捕捉到超过5个小时的连续极光活动。观测显示，极光呈现两阶段增强特征：1700 UT（世界时） 后先出现微弱红色极光，1800 UT达到峰值；2000 UT后极光再次爆发，出现红色与品红色交织的绚丽景象。在如此低的纬度地区观测到如此强烈的极光活动实属罕见。

二、关键发现：亚极光区极化流（SAPS）的“时空密码”

要解开极光爆发伴随的空间物理过程及其对亚洲空间环境的影响，仅靠光学观测远远不够。中国子午工程打造的中国双子极光雷达网（Chinese Dual Auroral Radar Network, CN-DARN），成为此次研究的 “核心利器”。CN-DARN由部署在吉林龙井、内蒙四子王旗、新疆和静的三站六部高频相干散射雷达组成。探测范围覆盖亚洲中高纬广阔区域，能持续监测该区域电离层环境变化及电离层不规则体的漂移。

借助CN-DARN的连续观测，研究团队取得了一项重要发现：首次完整捕捉到晨侧亚极光区极化流（SAPS）的时空演化过程，并发现SAPS加速与极光亮度增强存在直接关联。晨侧SAPS是强地磁暴期间在极光带赤道向边界以外出现的东向高速等离子体流，此前仅在卫星过境时被零星观测到，而CN-DARN的大范围、高频次探测，清晰呈现了它的动态时空演化过程。在极光增强阶段，晨侧SAPS的速度显著提升，驱动电离层不规则体以最高1200 m/s的速度向东漂移，且这一高速漂移区域向南延伸至中国最北端的漠河上空。

这一发现首次建立了极光粒子沉降与晨侧SAPS加速之间的物理联系，为理解磁层-电离层耦合过程提供了全新视角。研究也首次明确，强磁暴期间，即使极光椭圆带的赤道向边界尚未延伸至我国上空，但亚极光区物理过程激发的高速电离层不规则体，已能入侵我国空域，扰动区域电离层环境稳定性。

三、现实影响：极光下的通信“暗礁”

绚丽极光的背后，是电离层环境的剧烈扰动，而这直接影响着依赖电离层传播信号的短波通信系统。短波通信凭借其长距离传输优势，在航空、航海、应急救援等领域不可或缺。CN-DARN雷达工作在该波段，这为评估极光活动的影响效应提供了天然条件。

研究结果显示，在两次极光增强期间，电离层总电子含量（TEC）剧增导致短波信号被强烈吸收，雷达接收的信号功率最大衰减达70%，短波衰减持续数小时之久。这一量化结果，明确了极光活动对亚洲区域短波通信的具体影响。

总结与展望

本研究首次揭示了极光活动与晨侧SAPS加速的关系；明确了强磁暴期间，亚极光区物理过程引发的高速电离层不规则体会侵袭我国空域，扰动区域电离层环境稳定性；量化了极光活动对亚洲区域短波通信的影响程度。

随着地磁北极的进一步漂移和太阳活动的持续增强，亚洲中纬度地区空间环境对太阳活动的敏感性显著提升。未来，我们将依托中国子午工程的观测优势，持续开展长期监测与研究，完善空间天气预警预报模型，为我国航空航天、通信、导航等关键领域设施的安全运行保驾护航。

责任编辑

胡定珠 南京信息工程大学

李梦雅 The Innovation

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原文链接：https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2026.100197

本文内容来自The Innovation姊妹刊The Innovation Geoscience第4卷第1期以Article发表的“Auroral activity observed from unusual latitudes in China and its underlying significance” (投稿: 2025-06-24；接收: 2026-01-14；在线刊出: 2026-01-15)。

DOI:10.59717/j.xinn-geo.2026.100197

引用格式：Zhang J., Deng X., Xu J., et al. (2026). Auroral activity observed from unusual latitudes in China and its underlying significance. The Innovation Geoscience 4:100197.

作者简介

张佼佼，中国科学院国家空间科学中心研究员，博士生导师。主要从事电离层探测和电离层物理，磁层-电离层对流，灾害性空间天气效应研究。担任国家重大科技基础设施建设项目-空间环境地基监测网（子午工程二期）空间环境监测系统副总设计师，中国双子极光雷达网（CN-DARN）首席科学家，国际超级双子极光雷达网（SuperDARN）执委会委员，国际地磁与高空大气学协会（IAGA）/国际大地测量与地球物理学联合会（IUGG）中国委员会委员。牵头承担国家重点研发计划（青年科学家）项目，国家自然科学基金面上项目等项目，同时作为骨干成员参与基金委卓越创新群体等重大项目。

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