神秘的“纠察栅栏”光芒可能毕竟不是极光

当太阳变得吵闹时，地球的天空会用美丽的舞动灯光照亮。

在两极周围，五颜六色的极光流在天空中跳舞和闪烁。然而，在靠近赤道的地方，出现了一种不同的臻腾光芒：脸红的淡紫色粉红色史蒂夫，以及随之而来的绿色条纹纠察栅栏。

这些光是什么，为什么它们会出现在我们的天空中，是一个谜。科学家们此前曾认为，因为它们看起来与极光相似，它们可能是相关的，但这种现象背后的机制仍然难以捉摸。

现在，一篇新论文提出了一个激进的想法：史蒂夫和纠察栅栏显然不是极光，而是别的东西。

由加州大学伯克利分校（University of California Berkeley）的物理学家克莱尔·加斯克（Claire Gasque）领导的一个研究小组说，史蒂夫和栅栏不是由像极光那样的磁场产生的，而是由平行于磁力线的电场产生的，在比极光低的纬度上。

如果是这样的话，它对我们理解地球的大气层、磁层、它们的相互作用及其物理学具有深远的影响。

“几年来，我们已经知道，史蒂夫光谱告诉我们，有一些非常奇特的物理学正在发生。我们只是不知道那是什么，”物理学家布莱恩·哈丁（Brian Harding）说加州大学伯克利分校。“克莱尔的论文表明，平行电场能够解释这种奇特的光谱。

极光确实是地球上最美丽的景象之一。他们还有一个非常有趣的物理解释.当来自太阳的粒子，例如那些在太阳中喷出的粒子时，它们就会发生。强大的太阳风，或在巨大的喷发中喷出，如耀斑，被抛向地球方向的太空。

当它们撞击地球的保护磁层时，它们中的大多数会再次反弹，但有些被捕获，沿着磁力线加速到更高的纬度，在那里它们被击落到高层大气中。在那里，它们与大气中的原子和分子碰撞，短暂地激发它们并使它们发光。

这就是极光，它的颜色范围从绿色到黄色到粉红色到红色到紫色，原子正在被电离。绿色是氧气。紫色或蓝色是氮气。血红色，这是一种罕见的表现形式，是氧气，但它在大气层中确实很高，只在最有活力的太阳事件中发生。

然后是史蒂夫，穿着奇怪的紫红色和白色，有时伴随着一个被称为纠察栅栏的条纹绿色特征。史蒂夫 – 强热发射速度增强 – 是正式确定作为2018年的单独现象，科学家们多年来一直试图弄清楚它。

“这真的很酷，”加斯克 说.“这是目前空间物理学中最大的谜团之一。

科学家们认为，史蒂夫可能是由高层大气中的电离原子流产生的，这些原子流不会像极光粒子那样下雨，称为亚极光离子漂移或说.纠察栅栏被认为是从史蒂夫身上掉下来的颗粒.

但科学家们不确定SAID（通常与STEVE无关）如何产生STEVE-y辉光。加斯克和她的团队认为，纠察栅栏可能还有另一种解释。

“如果你看一下纠察栅栏的光谱，它比你想象的要绿得多。而且没有来自氮电离的蓝色。她解释道.

“这告诉我们的是，只有特定能量范围的电子可以产生这些颜色，而且它们不可能从太空中进入大气层，因为这些粒子的能量太大了。

相反，Gasque和她的团队现在已经证明，纠察栅栏中的粒子正在被电场激发，而不是从较高的高度下降到较低的高度 - 这与极光背后的机制完全不同。

他们的论文认为，史蒂夫可以通过类似的过程产生。

有一个好方法可以找出答案。研究人员认为，我们需要将火箭炸入史蒂夫或纠察栅栏，以直接对其进行测试。这可能很棘手，因为这种现象相对罕见，但第一个目标可能是增强的极光 - 有时嵌入极光的更强光区域。它们的颜色与纠察栅栏的颜色非常相似。

这些功能包括也被认为是由电场产生的.而且，由于增强极光比史蒂夫更常见，因此它们提供了更容易获得的机会。

“公平地说，未来会有很多关于这些电场如何到达那里的研究，它们与什么波有关或无关，以及这对地球大气层和太空之间更大的能量转移意味着什么，”哈丁说.“我们真的不知道。克莱尔的论文是这种理解链中的第一步。

该研究已发表在地球物理研究快报.

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