尋夢新聞LINE@每日推播熱門推薦文章,趣聞不漏接
美媒稱,耀眼的綠光和紅光經常會在地球南北極上空的夜空中閃爍。幾十年來,科學家們一直認為,當這兩個地區的極光同時閃爍時,其模式會相互映射。但2009年,他們發現情況並非如此。這令他們大吃一驚,不明白這是怎麼回事。現在,來自挪威、德國和美國的一個研究小組找到了原因:一個狂暴的太陽。
據《科學美國人》網站2月13日報導,地球產生的磁場就像是一根磁力棒從南極穿過地核抵達北極。磁力線從兩極向外彎曲,遠遠超出大氣層,最外部的磁力線形成了環繞地球的磁泡邊界。這個磁層阻擋了從太空飛向地球的帶電粒子。當太陽釋放出的帶電粒子突破磁層時,就會產生極光。這些粒子沿地球的磁力線加速進入冰冷的極地地區。當這些粒子進入大氣層時,與原子和分子碰撞,釋放出將天空照亮的彩色光子。
當磁力線對稱地繞行地球時,極光應出現在南北半球相同的地方。而且,如果人們能同時看到南北兩極的極光,那麼它們看起來也應該幾乎是一樣的。但是,據密歇根大學的磁層研究員阿龍·里德利說,這種情況實際上「相當罕見」。里德利沒有參與這項新研究。
這是因為太陽也有強大的磁場。它改變了地球的磁力線,擠壓地球朝向太陽一側的磁力線,拉長地球背向太陽一側的磁力線,從而形成一條磁尾。其結果是,地球磁場輪廓看起來有點像一只家蠅——其圓形頭部朝向太陽,其拉長的身體和尾巴則指向遠端。
極罕見的情況下,太陽的磁極會與地球的磁極完美吻合。但大多數時候,太陽和地球的磁極都會發生傾斜,從而使地球的磁場輪廓變得像一只帶有彎曲尾巴的家蠅。起伏不定的太陽風使得這只家蠅的尾巴發生「搖擺」,破壞並重新形成新磁力線,描述這種情況的術語是磁力線「重聯」事件。科學家認為,正是這些重聯事件使得南北兩極的極光有所不同。但挪威卑爾根大學的太空科學家尼古拉·斯特高和他的同事對這個想法進行了檢測,發現它是錯誤的。他們發現了導致極光差異的另一個原因:太陽磁場以不均勻的方式擠壓地球磁場。他們還展示了尾部帶電粒子的亞暴可以消除不均勻擠壓的影響,從而消除南北兩極極光不匹配的現象。
該研究小組對2001年至2005年間太空器拍攝到的南北半球同時出現的10對極光的圖像進行了研究。極光開始於地球上的非對稱位置。例如,2002年11月15日,南極光在北極光以西閃現。但是,隨著極光的不斷演變,它們的位置發生了遷移,變得更為對稱。這種遷移與亞暴同時發生。
把這些觀測結果與地球磁極的活動相匹配,斯特高和他的同事發現,重聯事件與極光不對稱性的減少相吻合。斯特高說:「重聯的影響與人們最初的想法完全相反。」他接著說,重要的是,太陽的磁場是如何擠壓地球的。斯特高研究小組的模型和觀測顯示,南北半球受到的不均衡擠壓扭曲了地球的磁力線,使極光發生的地點出現改變。他們觀察到,當磁力線斷裂時(當亞暴發生時,他們觀察到了磁力線的斷裂),就能釋放出擠壓帶來的磁壓,並消除偏斜。
里德利和帝國理工學院行星科學家英戈·米勒-沃達格都認為,這些觀察結果「出人意料」,因為它們與之前的模型存在背離。里德利還說,研究小組通過觀察圖像就能理解極光背後的物理學原理,這「非常酷」。
在極光和亞暴中出現的強烈太陽輻射會對太空中的太空人造成傷害,並改變軌道衛星的路徑。它們還會干擾GPS定位、電網及其他技術系統。米勒-沃達格說,科學家無法準確預測太空天氣將在何時何地發生。但他們至少解開了夜空中一個閃亮的謎團。(編譯/林朝暉)