為什麼南北極的極光不一樣

2010年國際空間站拍攝到的南極光照片。圖： NASA

當太陽特別活躍時，便會將高能帶電粒子流拋向地球的大氣層，這時就會出現極光。曾經，科學家們認為，南北兩極的極光如鏡像般一致，但令人驚訝的是，兩者之間其實並不相同。

而自從科學家們意識到這兩種天體現象並不一致後，便一直在設法找出原因。近日，一個來自挪威卑爾根大學的研究小組認為，他們找到了原因：地球磁尾中的不對稱性。但更令他們驚奇的是地球磁尾不對稱的原因和此前的理論觀點截然相反。

「原先我們認為，磁尾不對稱是因為一種名為地球磁尾重聯的機制在磁層中發揮了作用，」主要作者、博士生Anders Ohma說道，「但這項新研究所顯示的結果卻恰恰相反。」

說起來都是和地球磁尾有關。科學家們普遍認為，地球內部物質會隨著地核的旋轉產生電荷，而電荷隨著地球的旋轉又產生了磁場。無論是冰箱還是行星，磁場的南北兩極之間會形成不可見的磁感線，控制其周圍物質的行為。而由於太陽風與地球磁場之間的相互作用，背對著太陽的那面地磁場會不斷延伸，形成一個磁尾。

但太陽也有磁場，即太陽風。它影響著從各個方向流出的高電荷等離子體粒子的流動，還會干擾地球的磁場。地球向陽一側的磁場會被擠壓變扁，而背陽的一側則被拉伸成尾巴狀，即磁尾。

當磁感線穿過扭曲的磁場時，並不是固定不動的，反而是在重聯中斷裂重組。磁尾中存在的這種現象，正是此前科學家們原本認為的導致南北極光不一致的原因。（極光的關鍵在於磁尾是因為磁尾處於背日的一側，而極光只有天黑了才能看到。）

但新研究的發現卻推倒了此前的理論，因為該團隊的研究人員意識到，太陽風磁場並不總是和地球磁場同步。他們同時收集了南北極光的遠紅外線觀測數據，並追蹤其匹配程度，然後又往裡添加了地球磁尾重聯的數據。當他們對數據添加前後的兩組測量值進行對比時，意外地發現，並不是磁尾重聯這個現象增加了南北極光之間的不對稱性，相反，它是在輕輕地試圖將極光推回到相互匹配對稱的位置上。當太陽風傾斜時，便會導致地球磁場的南北極出現不對稱，繼而導致南北極光兩者不一致。

極光本身或許並不那麼重要，因為那只是太空天氣影響到地球的一種表現。但是太空天氣會干擾導航和通訊衛星，甚至可能導致電網癱瘓。科學家們仍在努力地研究太空天氣的工作機制，以及該如何預測它，而極光只是這一排多米諾骨牌中的第一塊。

蝌蚪五線譜編譯自space，譯者 狗格格，轉載須授權

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