民间科学家发现紫色新极光

照片来源:科学

几千年来，北极光和南极光用它们奇怪的绿光让天空观察者眼花缭乱。现在，一种新的紫色极光正在参展，它从东到西横穿整个低纬度地区。

这个新极光是由民间科学家发现的，并由专业科学家利用照片和卫星数据证实。新极光类似于之前观察到但从未见过的大气现象。人们给新奥罗拉起名为史蒂夫。

几年前，民间科学家首次开始在社交媒体上发布关于史蒂夫的信息。在新西兰、加拿大、美国和英国，他们报告说在夜空中看到了一种不寻常的景象:一条紫色的线在低纬度地区比传统的极光更清晰，主要出现在春季和秋季，一次大约一个小时穿过天空。

"它类似于一个浓缩的结尾，但不会消散."加拿大萨斯喀彻温极光摄影师Notanee Bourassa说。

传统的极光通常是绿色的，因为地球大气中的氧原子在受到地球磁场捕获的带电粒子轰击时会发出这种颜色的光。在北方或南方的地平线上，极光也是一种漫射光，不是一条清晰的线。

没有科学理论来解释这一新现象。由克里斯·拉兹拉夫(Chris Ratzlaff)领导的一群民间科学家开玩笑地称之为“史蒂夫”，他是加拿大阿尔伯塔省一位*的极光爱好者。标题来自2006年发行的儿童电影《超越树篱》。

领导这项新研究的马里兰州格林兰的美国宇航局戈达德太空飞行中心的空间物理学家伊丽莎白·麦克唐纳说，极光已经被研究了几十年，但是人们可能会不经意地错过史蒂夫，因为他们的相机不够灵敏。

麦克唐纳和她的团队利用一颗名为Swarm-A的欧洲卫星的数据来研究史蒂夫的太空环境——离地球表面大约200公里的大气层。

麦克唐纳说，Swarm-A卫星携带的仪器显示，史蒂夫体内带电粒子的温度约为6000摄氏度，与周围大气相比，这是“令人印象深刻的高温”。该研究小组在3月14日的《科学进展》杂志上报道说，这些离子在大气中的电场和磁场的驱动下，以每秒近6公里的速度从东向西流动。

麦克唐纳说，所有的热量和运动可能导致史蒂夫出现紫色，但研究小组尚未确定光的确切波长。拉兹拉夫说，民间科学家正计划进行这样的测量，这将有助于揭示哪些原子或分子正在发光。

令人惊讶的是，研究人员发现史蒂夫的物理特征与一个被称为“极光离子漂移”的大气事件相一致，极光离子漂移是指带电粒子快速流过地球大气层，但从未被观测到。

麦克唐纳说，这是目前为止的情况。“我们现在可以将这一现象与一个罕见的物理特征联系起来，我们已经用卫星对这一现象进行了多次测量。”绘制史蒂夫在天空中的位置可以帮助研究人员确定地球磁场的结构和动态。

为了向民间科学家最初的称谓致敬，麦克唐纳和她的团队为这一现象提出了一个新的科学术语:强热辐射增强(STEVE)。加州大学伯克利分校的物理学家约翰·邦内尔(John Bonnell)没有参与这项研究，对他来说，这项研究是“一个很好的例子，说明当活跃的业余观察员、专业空间物理学家以及空间和地面仪器走到一起时，会发生什么样的临界效应”。

专业和民间科学家都期待在未来几个月发现STEVE。麦克唐纳说，今年冬天人们没有在北半球看到太多的STEVE，“但现在人们正在寻找它。”

极光是一种多彩的发光现象。它的出现是由于太阳(太阳风)的带电粒子在夜间进入地球南北两极附近的高海拔磁场时发出的明亮而美丽的光芒。在南极它被称为南极光，在北极它被称为北极光。地球极光是由地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)激发(或电离)高层大气中的分子或原子而产生的。极光经常出现在纬度接近地球磁极的地区。它们通常呈带状、弧形、帘状和放射状。这些形状有时稳定，有时不断变化。极光有三个条件:大气、磁场和高能带电粒子，所有这些都是不可缺少的。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2018-03-17第二版国际版)