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脉动极光或由电磁波起伏触发

18-02-24 16:01 来源:科技日报 编辑:强励耘

英国《自然》杂志上近日发表的一篇物理学论文称,日本东京大学科学家通过观察分析,提出了被称为脉动极光的强烈闪烁光源的起源最新见解。这一理论将揭示与等离子物理相关的更多细节,也将用于理解木星和土星上的极光现象。

当来自太阳的高速粒子流(太阳风)进入地球的磁气圈时,靠近南北两极的地区,就会出现绚烂的极光现象。在极光家族中,脉动极光是其中一种特别类型。它常在黎明时“现身”,看上去像明亮的斑块,它们准周期性地闪烁,会覆盖几十甚至几百公里的天空。脉动极光一般出现在南北半球高纬度地区约100公里的空中,科学家认为其是由高能量电子间歇性地释放进入高层大气产生的。

但是,一直以来极光脉动的物理机制很少能通过观测验证,截至目前也尚未发现有关高能量电子如何释放的直接证据。

日本东京大学研究人员笠原慧及其同事,使用已收集到的关于2017年3月27日发生的极光亚暴的卫星数据进行观察。根据之前的研究,科学家判断这种脉动极光是由电磁波起伏触发的,这种波动产生于赤道的磁气圈,被称为合声波(Chorus wave)。而合声波在磁气圈沿着地球的磁场线,向地球大气的上端发射电子。在磁气圈中,电子被困在磁场中,并沿着磁场线运动,当这些粒子与合声波相互作用时,特别是当它们与空气中的分子碰撞时便会产生光。团队研究人员此次根据数据观察到,正是合声波散射了地球磁层中的能量电子,导致它们到达至上层大气。

研究团队认为,这种机制可能也适用于理解木星和土星的极光现象,人们在这两颗星球上也检测到了合声波。

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以木星为例,这颗“行星之王”也存在着极光,但却具有更高的能量,是由X射线构成,而不是可见光线,当太阳风暴引发木星极光时,其覆盖区域甚至远大于地球表面。而在土星上,磁气圈、太阳风和土星大气层的交互方式更是奇特非常,令科学家意想不到。现在,对脉动极光的深一步理解,其实也意味着我们已经可以更好地去认识其他行星上的极光现象。

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