NASA发现极光与地球磁场震动有关

极光会由于地球磁层的变化而大规模爆发，最新的研究报告表明，这些新的观测数据使得科学家们能直接将磁层中特定的扰动与地表上的磁反应联系起来。

据国外媒体报道，人们总是沉醉于宏伟壮丽的极光，但科学家们直到150年前才了解到极光的本质，即极光实际上是电磁现象，并且能够对太阳活动产生反应。近几十年以来，多亏了众多望远镜观测台的协调合作，以及全世界范围内的磁感应器，人们终于能够近距离的研究极光。尽管如此，极光对我们来说依然神秘莫测。根据NASA的亚暴之大规模互动及时间历史性事件探测器（THEMIS）的观测数据，科学家们发现加拿大北部上空的极光与地球的震动磁场有关。THEMIS是一项由五个探测器共同运行的项目，旨在研究极光背后的物理过程。

极光会由于地球磁层的变化而大规模爆发，最新的研究报告表明，这些新的观测数据使得科学家们能直接将磁层中特定的扰动与地表上的磁反应联系起来。THEMIS项目科学家David Sibeck表示，以前也有过类似的观测，但一次只能观测一个地方，要么在空中，要么在地面。

当我们能同时观测到两个地方，就能真正的将它们联系起来。研究极光是如何出现以及为何会出现有助于科学家们更了解地球周边复杂的太空环境。近地空间的辐射和能量会对我们的卫星造成很大的影响，不仅会干扰卫星上的电子设备，还会增大摩擦阻力，干扰通讯和导航信号。

由于我们越来越依赖GPS设备，以及太空探索的需要，精确的太空气候预测变得越来越重要。整个太阳系的太空气候都是由太阳活动决定的，无论是近地区域还是冥王星外都一样，而太阳活动是变幻莫测的。太阳系充满了太阳风，也就是从太阳持续射出的带电粒子。大多数太阳风会由于地球的保护性磁层而偏移方向。然而，在某些特定情况下，一些太阳粒子和能量还是能够穿透磁层，干扰地球磁场，这种现象被称为亚暴。当太阳风磁场转向南方，面对太阳的半球的磁场会向内收缩，而磁尾部分则像橡皮筋一样拉伸开来。

当磁尾回弹时，会产生振动，像弹簧一样前后运动。在亚暴的这个阶段便会爆发极光。在这种不稳定的环境下，近地空间的电子会沿着磁力线迅速向地球极地运行，从而与上层大气的氮原子和氧原子相互作用，释放出大量光子，在天空中形成狭长的极光。为了描绘出极光的电子活动情况，科学家们利用全天照相机拍摄了加拿大上空大量或明亮或昏暗的极光图像。他们同时还使用了横跨加拿大和格陵兰岛的磁感应器测量了在地磁亚暴过程中的电流，而在天空中，THEMIS的五个探测器也在合适的位置收集被干扰的磁场线的运动情况。

科学家们发现，极光的运动方向和震动磁场线方向一致。磁场线的震动周期大约6分钟一次，极光的发亮和变暗与该周期同步。奥地利科学院空间研究所的Evgeny Panov表示，在整个过程中，电子会向东方跃动，然后反弹回磁层，如此循环往复。当海浪拍上沙滩，海水四溅，并泛起白沫，随之消退。电子波的运动情况也与此类似。当电子波猛烈撞击上层大气时，极光变亮；当电子波回弹时，极光变暗。

在该研究之前，科学家们便假设震动的磁场线会引导极光，但一直未能实际观察到支持该假说的现象，因为这需要THEMIS五个探测器的位置和地面传感器的位置相互协调。在这份研究中，科学家们在探测器刚好在合适位置观测亚暴时收集了数据。Sibeck表示，THEMIS任务的目的就是为了能够将这些观测综合起来，进行这项研究。我们很高兴努力终于取得了回报。