NASA發現極光與地球磁場震動有關

極光會由於地球磁層的變化而大規模爆發，最新的研究報告表明，這些新的觀測數據使得科學家們能直接將磁層中特定的擾動與地表上的磁反應聯繫起來。

據國外媒體報道，人們總是沉醉於宏偉壯麗的極光，但科學家們直到150年前才了解到極光的本質，即極光實際上是電磁現象，並且能夠對太陽活動產生反應。近幾十年以來，多虧了眾多望遠鏡觀測台的協調合作，以及全世界範圍內的磁感應器，人們終於能夠近距離的研究極光。儘管如此，極光對我們來說依然神秘莫測。根據NASA的亞暴之大規模互動及時間歷史性事件探測器(THEMIS)的觀測數據，科學家們發現加拿大北部上空的極光與地球的震動磁場有關。THEMIS是一項由五個探測器共同運行的項目，旨在研究極光背後的物理過程。

極光會由於地球磁層的變化而大規模爆發，最新的研究報告表明，這些新的觀測數據使得科學家們能直接將磁層中特定的擾動與地表上的磁反應聯繫起來。THEMIS項目科學家David Sibeck表示，以前也有過類似的觀測，但一次只能觀測一個地方，要麼在空中，要麼在地面。當我們能同時觀測到兩個地方，就能真正的將它們聯繫起來。研究極光是如何出現以及為何會出現有助於科學家們更了解地球周邊複雜的太空環境。近地空間的輻射和能量會對我們的衛星造成很大的影響，不僅會干擾衛星上的電子設備，還會增大摩擦阻力，干擾通訊和導航信號。

由於我們越來越依賴GPS設備，以及太空探索的需要，精確的太空氣候預測變得越來越重要。整個太陽系的太空氣候都是由太陽活動決定的，無論是近地區域還是冥王星外都一樣，而太陽活動是變幻莫測的。太陽系充滿了太陽風，也就是從太陽持續射出的帶電粒子。大多數太陽風會由於地球的保護性磁層而偏移方向。然而，在某些特定情況下，一些太陽粒子和能量還是能夠穿透磁層，干擾地球磁場，這種現象被稱為亞暴。當太陽風磁場轉向南方，面對太陽的半球的磁場會向內收縮，而磁尾部分則像橡皮筋一樣拉伸開來。

當磁尾回彈時，會產生振動，像彈簧一樣前後運動。在亞暴的這個階段便會爆發極光。在這種不穩定的環境下，近地空間的電子會沿著磁力線迅速向地球極地運行，從而與上層大氣的氮原子和氧原子相互作用，釋放出大量光子，在天空中形成狹長的極光。為了描繪出極光的電子活動情況，科學家們利用全天照相機拍攝了加拿大上空大量或明亮或昏暗的極光圖像。他們同時還使用了橫跨加拿大和格陵蘭島的磁感應器測量了在地磁亞暴過程中的電流，而在天空中，THEMIS的五個探測器也在合適的位置收集被干擾的磁場線的運動情況。

科學家們發現，極光的運動方向和震動磁場線方向一致。磁場線的震動周期大約6分鐘一次，極光的發亮和變暗與該周期同步。奧地利科學院空間研究所的Evgeny Panov表示，在整個過程中，電子會向東方躍動，然後反彈回磁層，如此循環往複。當海浪拍上沙灘，海水四濺，並泛起白沫，隨之消退。電子波的運動情況也與此類似。當電子波猛烈撞擊上層大氣時，極光變亮；當電子波回彈時，極光變暗。

在該研究之前，科學家們便假設震動的磁場線會引導極光，但一直未能實際觀察到支持該假說的現象，因為這需要THEMIS五個探測器的位置和地面感測器的位置相互協調。在這份研究中，科學家們在探測器剛好在合適位置觀測亞暴時收集了數據。Sibeck表示，THEMIS任務的目的就是為了能夠將這些觀測綜合起來，進行這項研究。我們很高興努力終於取得了回報。

來源：騰訊太空

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