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NASA试图测量并解释脉动极光成因

2015-10-13 08:15 来源:科技日报

  原标题:NASA试图测量并解释脉动极光成因

  科技日报北京10月12日电 (记者房琳琳)一篇发表在《地球物理研究》杂志上的研究成果显示,脉动极光的亮度呈现周期变化,其周期与测量到的电子的数量和能量有关,这些电子会像雨水一样从地球磁场和磁层中涌向地球表面。这一发现有些出乎意料,长久以来,低能量电子滴被认为在脉动极光的形状和结构的快速变化方面很少或几乎没有作用。

  研究论文第一作者、美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行研究中心的空间物理学家马里利亚·萨马拉说:“这次发现多亏了地面和卫星测量手段的紧密结合,否则我们没有办法将这些情况相联系。”

  与呈现弧形的连续活跃极光不同,脉动极光的特征是它们总在变换,进而点亮不同的区域。尽管所有的极光都是由带能量的粒子特别是电子快速撞击地球大气层并与空气中的分子原子发生碰撞引起的,但导致脉动极光和活跃极光的电子来源却并不相同。

  活跃极光是太阳物质的密集波,如高速太阳风或者日冕,击碎地球磁场导致的。撞击释放出的电子被磁场困住,与地球上空的大气层相互作用,产生极光。而掀起脉动极光的电子则是被磁层中的复杂波动送上天空的,这些波动随时可能发生,并不只是太阳物质波搅动磁场时才会产生。

  空间物理学家罗伯特·米歇尔说:“地球两个半球的磁极是相连的,意味着任何时候只要有脉动极光靠近北极,同时它也会出现在南极附近。电子在极光中沿着磁场线来回穿越。”

  电子在穿越过程中并没有保持原始的高能量,而是变成了低能二次电子,这意味着它们变成了低速粒子,在与第一批高能量电子碰撞时被冲击到各个方向。这样,一些低能二次电子沿着磁场线向反方向那个半球压缩。

  据物理学家组织网报道,科学家在比较地面拍摄的脉动极光视频时发现,极光最明显的结构和形状变化发生在极少二次电子被迫撞击磁场线的时间内。

  目前,即便是研究极光的最新模型也未将二次电子考虑在内,很多人认为它们对极光的贡献可以忽略不计,然而,它们的累积效果却可能大得多。而如何让这种低能电子以合适的方式进入模型,正是研究人员下一步要进行的工作。

(责任编辑:景远)

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