据《新科学家》网报道:一股巨大的极光爆发撞击着地球的磁屏蔽,耀眼的光芒照亮了南北极的夜空,这就是『极光亚暴』,这些极光亚暴是怎样发生的一直是个谜?到目前为止,没有人能解释极光是怎么产生的,是什么力量能够产生如此巨大的能量,从而呈现如此壮观的景象。
最近,美国航天局最新人造卫星探测数据,揭开了地球最神秘的光线 - - 极光的强大力量。这种卫星,不仅让我们了解到宇宙中最神奇的物质,而且还有助于预测宇宙空间中,可能会危及卫星和航天员安全的太空天气变化。
在地球南北两极附近地区的高空,夜间常会出现灿烂美丽的光辉。它轻盈地飘荡,同时忽暗忽明,发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒,这种壮丽动人的景象就叫做极光。
一直以来,神奇极光吸引着人类不懈探索,人们试图解释它们的成因。
伽利略解释:极光,是由反射从地球上上升蒸气的太阳光、而笛卡尔认为是:反射在冰晶上的 太阳光。到17世纪后期,埃德蒙.哈雷(EdmondHalley),是第一个正确将极光与地球磁场联系起来的人。
但直到20世纪50年代,科学家证实:极 光是由地球磁场的电子,游离到高层大气中形成漏斗状而产生的。
极光,亚暴和更恶劣的太空天气,都起源于太阳风 - - 一种稀薄的由太阳散发出来的带电热气体,接触到地球磁场会产生电流。
磁风暴,以每小时160万千米的速度在地球上空猛刮,但因为距离遥远,地球上的我们只感觉像一阵阵微风。太 阳风,在地球磁场的某一区域内相对要平静的多,这一区域叫做『磁气圈』,当太阳风吹过地球,因为地球磁场受到推力会扩散开去,从而保护了地球处于夜晚的一面,就像 我们的头发在空中被风吹一样。
虽然大部分时候会得到保护,有时太阳风也会连续猛吹搅动磁气圈,激起很多高能量带电粒子飞向天空, 从而产生像氖气管一样的亮光。带电粒子遇到氧原子,绿色的光像一个帷幕慢慢移动,这样就在地球极地产生了极光,极光通常比较微弱。
卡尔加里大学的埃里克. 多诺万(EricDonovan)说:“人们往往没有意识到有极光,只是天空因为出现亮光,看上去有点奇特而已。”
当亚暴的风浪侵入磁气圈释放百万吨的能量,其影响将会很巨大!磁场的电流进入天空,循环疯狂鞭打,极光就会光芒四射,五彩缤纷,照亮整个天空达10至15分钟之久。来 自氧气中的红色和绿色,及来自氮气中的蓝色让天空五彩缤纷,令人振奋。
多诺万说:“不过,亮度增加千百倍的情况很少见。微弱的极光弧,和耀眼的极光之间的区别我们已经知道了,主要是因为太阳风吹到磁场的方向不同。有时,太阳风吹到磁场周围和两极,两极磁场就会连起来,强大的能量使磁气圈发生风暴,但目前还不清楚 产生的原因?”
由日本宇宙航空研究开发机构发射的磁尾卫星(Geotail),帮助我们更好地认识亚暴和极光等现象。自从1992年 以来,磁尾卫星被定位在地磁场的一端,研究它和太阳风的相互作用。但是,一个单一的航天器只能观测到一点,不能对高速运转、快速变化的整个磁气圈,拍出大而清晰的图片。
在2007年2月为了扩大观测范围,美国航天局,发射了一套名为“西弥斯”的卫星系统,共由5颗小卫星组成,用于发生亚暴时拍摄录像及图片。
这五个小小的卫星运行在地球的轨道上,每一个跟踪一个路径,以便在磁气圈发生异常情况时观测到,专家能及时地处理。3个月后一 场亚暴刚发生时,西弥斯就观测到了!西弥斯处于绝佳的位置,能够观测太阳风,怎样将能量带入磁气圈引发亚暴。
西弥斯观测到:当太阳风接近磁气圈时地球磁场的变化,膨胀隆起的磁场,沿着地界线扩散开去,一直到地球夜间的一面。这种现象被称为『磁绳』,有些专家认为它与亚暴有关。
『磁绳』将太阳风磁场与磁气圈相连,使二者互相缠绕,随着越来越多的磁绳形成,地球白天的一面就会失去越来越多的磁场。加州大学的瓦西利斯.安哲罗普洛斯 (VassilisAngelopoulos)说:“但并不会持续很久!”
有两种说法支持以上观点:一种说法认为,推力来自磁气圈上空6万米处的强大电流,地磁场就像发电机一样推动电流。另一种说法是:推力来自狐尾,在磁场的作用下狐尾越缩越紧。
在缩紧的彗尾中心,磁场会指向相反的 方向:一股流向北极,一股流向南极。这些场力线,被太阳风压缩或拉伸,两种相反的磁场自然相连,将狐尾切成两半引发亚暴。
来源:新科学家网
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