你或许知道,美丽壮观的北极光的产生与太阳风及地球磁场有密切的关系,但这究竟是什么样的关系呢?即使在科学界,这也依然是个未解之谜。现在,依靠先进的卫星系统,科学家终于掌握了真相。
美国宇航局近期揭示了北极光产生的新动力,地球与太阳之间巨大的“磁场绳”是其中的重要角色。依靠一个被称为THEMIS的太空探测任务,科学家观察到了快速推进的亚暴的多种形态,证实了一条巨大的磁场绳的存在,也记录下了地球磁场边缘发生的小型爆炸。
一分钟横扫15度
发现得从今年3月23日说起,当时阿拉斯加和加拿大北部地区爆发了一场“亚暴”(substorm)。那是一种地球磁场的扰动,这次亚暴引发了持续两个小时之久的闪耀的北极光。绿色和蓝色的北极光不停地在空中闪动,越来越强烈,直到爆发出五彩缤纷,随处可见的光芒。这些地区的多台摄像机拍下了这些北极光的绚烂景色。空间轨道上的5颗卫星则记录下其太阳风颗粒流动走向,与磁场变化。
研究表明,这一亚暴的能量相当大,2小时内发生的能量总和达到了500万亿焦耳的程度,相当于一次5.5级地震的能量大小。问题是,这些能量是从哪儿来的呢?当时在空间轨道上的那5颗卫星或许有答案。
这5颗卫星就是这次发现的最大功臣。卫星探测到的数据让科学家感到十分惊讶。研究的主要负责人、NASA首席极光研究员、加州大学洛杉矶分校的研究员罗普罗斯(Vassilis Angelopoulos)介绍,亚暴以极快的速度运行。当时极光以极快的速度由东向西推进,不到一分钟的时间,它在经度方向上越过了15度。“亚暴穿越了整个北极圈,相当于用60秒时间横扫640千米。”
磁场绞成了绳
科学家根据观测结果推测,磁场的聚合给极光带来了能量。NASA在马里兰岛上的火箭航空中心的项目科学家斯贝克(David Sibeck)介绍说,“正义女神”真正确认磁场“绳”的存在,还是在5月20日,当时它们拍下了这些磁场绳的三维图像。
“卫星发现有一条磁场‘绳’直接连接了地球之上的大气与太阳。”斯贝克说,“我们相信太阳风颗粒沿着这些绳子走,给地质磁场风暴和北极光带来能量。”
磁场“绳”是由磁场形成的绳子形状的螺旋状的集合,就像水手绞动的粗绳一样。此前,太空探测器就曾经探测到这些磁场“绳子”存在的证据,但单独一个太空探测器还没有能力做出三维结构的地图。
“磁场绳非常大,几乎和地球一样宽,位于地球磁顶层(magnetopause)以上约7万千米的地方。” 斯贝克补充道。磁顶层就是太阳风与地球的磁场碰撞的地方,太阳风使得磁场之间像相扑运动员一样互相扭绞着,在很短几分钟内就形成了密不可分的绳状集合,这条绳子也成为了太阳风能量主要而关键的导管。











