民间观测帮助科学家了解极光

强楠

研究太空大气的科学家丽兹·麦克唐纳德一生中已经见过五次以上的极光。然而，正是那些她没有见过的极光对她影响最大。

2011年10月24日晚上，麦克唐纳德正坐在她位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯家中的电脑前。预报说，当晚将有磁暴光临地球，会产生美丽的极光。虽然极光没有出现在洛斯阿拉莫斯，但她依然很兴奋，不是因为天空中有任何舞动的明亮的光线，而是因为电脑屏幕上关于极光的大量信息。

从阿拉巴马到芝加哥，美国东部的居民称，他们目睹了极光。这次磁暴成就了社交媒体上传播最为广泛的极光之一。

经历了这次疯狂的传播之后，现就职于马里兰州戈达德太空飞行中心的麦克唐纳德建立了Aurorasaurus。这是一个民间科学项目，可以通过项目网站、移动应用和互动平台来追踪极光。民间科学观测首次被集中起来即时追踪极光。

项目伊始，Aurorasaurus及其用户就已经提供了一些最近出现的重大极光影像。2016年3月3日，美国地理协会的《空间天气》在网上发布的一份研究报告称，科研团队发现民间观测者经常在比预测地点更南的区域发现极光。

麦克唐纳德坦言：“借助这些观测数据，我们可以更精确地为极光爱好者和科研人员预测短期内极光出现的时间和地点。”

不断提升对极光的预测和研究非常重要，因为极光是磁暴的典型特征。磁暴不仅可以引发漂亮的极光，还能导致电

力中断、干扰卫星系统。虽然有很多研究太阳和近地空间环境的卫星可以提供极光的信息，但是精确地预测极光在地球上发生的地点、时间和强度依然极具挑战性。其中一个原因是大型磁暴出现的频率非常低，科学家缺乏关于它们的数据。

Aurorasaurus可以以民间科学观测参与的形式收集更多的即时数据。观测者可以直接在网站上（aurorasaurus.org）提交有关极光的信息，也可以使用免费的移动应用（Aurorasaurus）提交信息。项目本身也会在互动平台上用关键词搜索关于极光的内容，用户们可以对这些信息进行甄别。观测者提交的观测内容和经过验证的网络信息将显示在实时的极光全球地图上。

实时极光全球地图包含观测线，它可以提供能够观测到极光的位置，其预测来自美国国家海洋和大气局的OVATION极光预测模型。如果在某一区域或者观测线附近有一定数量的用户提交目击报告，Aurorasaurus就会向观测线附近的注册用户发送通知。

民间观测者的观测报告已经帮助科学家在全球范围内追踪过极光。2015年3月17日，多地的许多观测者目睹了奇妙的磁暴以红色、紫色和绿色的极光点亮了天空，这是近10年来最壮观的一次。英国、德国、波兰和美国中北部的用户报告了超过160次极光，并验证了来自网络平台的250次报告。据统计，该计划在2015年3月17日共发出了361份通知。

2015年3月至5月，通过分析500份民间极光观测报告，项目团队发现，许多观测者的位置比OVATION预测模型预测的位置更偏向赤道（北半球更偏南，南半球更偏北）。研究团队将民间科学观测纳入其中，以便优化项目地图中的极光观测线。

“如果没有来自民间的科学观测，Aurorasaurus不可能如此有效地优化预测模型，以便为观测者提供观测地点。”

该项目的首要作者内森·凯斯如是说。她以前是Aurorasaurus的成员，现在是英国兰卡斯特大学的高级研究助理。“项目团队对大家的参与十分感激，并且希望更多的人参与其中。”

随着更多用户的积极参与，Aurorasaurus可以作为其他领域的研究工具。例如，宾夕法尼亚州立大学的信息科学家正在将Aurorasaurus作为原型，分析突发事件的预警体系。

虽然极光并不是突发事件或者极度危险的事件，但这种现象与突发事件有着很多相似性：它们都可以毫无征兆地突然发生，并且在大范围内被观测到。当某一区域有大量用户通过社交媒体传播极光信息时，Aurorasaurus项目会为注册用户发出通知。

2012年3月8日冰岛上空的极光

Aurorasaurus还会在网络上发布一些教育类资料。利用这一平台，用户也可以看到太阳风能量图为大家呈现的未来1小时内地球上的极光等级。

麦克唐纳德说：“短期来看，作为平民和科学的桥梁，Aurorasaurus可以成为极光爱好者的互动平台。长期来看，这个互动社区可以得到持续发展，这个工具也可以成为其他领域的研究内容。”

Aurorasaurus得到了美国航空航天局和国家科学基金会的支持，由来自美国航空航天局、新墨西哥协会、宾夕法尼亚州立大学和科学教育机构的研究人员共同设计。