为什么南北极的极光不一样

2010年国际空间站拍摄的南极光照片。照片:美国宇航局

当太阳特别活跃时，它会将一股高能带电粒子抛入地球大气层，极光就会出现。过去，科学家认为北极和南极的极光是镜像，但令人惊讶的是，它们并不相同。

自从科学家们意识到这两种天体现象并不一致以来，他们一直试图找出原因。最近，挪威卑尔根大学的一个研究小组认为他们找到了原因:地球磁尾的不对称。但更让他们惊讶的是，地球磁尾不对称的原因与之前的理论观点完全相反。

“我们最初认为磁尾不对称是因为一种叫做地球磁尾重联的机制在磁气圈中发挥了作用，”首席作者、博士生安德斯·奥赫马说，“但这项新研究显示的结果恰恰相反。”

这都与地球的磁尾有关。科学家普遍认为，随着地核的旋转，地球内部的物质会产生电荷，而随着地球的旋转，电荷会产生磁场。无论是冰箱还是行星，磁场的北极和南极之间都会形成不可见的磁感应线来控制周围物质的行为。然而，由于太阳风和地球磁场的相互作用，地球背离太阳的磁场将继续延伸，形成磁尾。

但是太阳也有磁场，太阳风。它会影响从各个方向流动的高电荷等离子体粒子的流动，还会干扰地球磁场。地球面向太阳一侧的磁场将被压缩并变平，而面向背面一侧的磁场将被拉伸成尾巴的形状，即磁性尾巴。

当磁感应线穿过扭曲的磁场时，它不是固定的，而是在重联中断裂和重组。这种磁尾现象正是科学家们先前认为的南北极光不一致的原因。(极光的关键是磁尾在太阳的背面，只有在天黑后才能看到极光。)

然而，新研究的发现推翻了先前的理论，因为研究小组的研究人员意识到太阳风磁场并不总是与地球磁场同步。与此同时，他们收集了南北极光的远红外观测数据，并跟踪了它们的匹配程度，然后添加了地球磁尾的重联数据。当他们在添加数据之前和之后比较两组测量值时，他们意外地发现，并不是磁尾的重新连接增加了南北极光之间的不对称性，相反，这是一次温和的尝试，将极光推回到它们匹配的对称位置。当太阳风倾斜时，它将导致地球磁场的南北两极不对称，这反过来将导致南北极光的不一致。

极光本身可能不那么重要，因为它只是影响地球的太空天气的一种表现。然而，太空天气会干扰导航和通信卫星，甚至可能导致电网故障。科学家们仍在努力研究空间天气的工作机制以及如何预测它。奥罗拉只是这一排的第一张多米诺骨牌。

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