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史蒂夫可能不像科学家想象的那样像典型的极光

STEVE是StrongThermalEmissionVelocityEnhancement的缩写,是出现在北极光以南的天空辉光(SN:3/15/18)。史蒂夫的主要特征是由一股向西穿过大气层的等离子体流形成的紫红色光带——这是一种不同于产生极光的现象(SN:4/30/19)。但史蒂夫的紫色弧线通常伴随着垂直绿色条纹的“栅栏”。该栅栏看起来与北极光中闪闪发光的绿色窗帘非常相似,科学家们认为至少史蒂夫的这一部分可能是一种极光。

最近,对栅栏颜色的研究对其起源提出了质疑。当电子从地球周围的磁泡或磁层级联进入大气层时,极光就会形成(SN:2/7/20)。这些电子使空气中的氮气发出蓝色光,而氧气发出绿色光。虽然史蒂夫的绿色栅栏也含有发光的氧气,但缺乏氮排放表明栅栏与极光不是同一种灯光秀。

现在,研究人员和公民科学家发现了史蒂夫栅栏的一个更不寻常的方面:从其某些垂直条纹底部伸出的小绿色条纹像脚一样。研究人员在12月的AGUAdvances中报告说,这些水平条纹的结构不能由产生极光的电子簇射形成。

“这真的很奇怪,目前还没有人真正知道发生了什么,”波士顿大学的工程师约书亚·塞米特(JoshuaSemeter)说。但新的观察结果表明,这些水平条纹——也许还有颜色相似的栅栏——来自于一些史蒂夫特有的过程。

Semeter及其同事检查了公民科学家拍摄的史蒂夫高分辨率图像中尖桩篱笆下方的水平条纹。分析表明,这些图像中的条纹实际上并不是在天空中延伸的线条,而只是由于运动模糊而以这种方式出现,因为球形发光气体团在大气中移动。

Semeter说,这些绿色斑点可能是由产生史蒂夫紫色带的等离子体激流中的湍流产生的。等离子体中带正电的原子可能会在很大程度上畅通无阻地冲过大气层,形成光滑的紫色电弧。与此同时,等离子体中的电子要轻得多,更容易被地球的磁场线绊倒——让这些粒子在空气中颠簸得多。结果,那些高能电子可能会在等离子体流边缘的紫色条纹下方的小漩涡中纠缠在一起。在那里,粒子可以激发氧气袋发出绿光。

目前,这只是可能发生的事情的理论。等离子体流过大气的计算机模拟可以检验这个想法是否正确。

无论STEVE的水平绿色特征发生了什么,“有一些诱人的证据”表明它们与垂直栅栏有关,Semeter说。“我们发现这些小脚出现在它上面的绿色柱子之前或同时出现的事件。”一些水平和垂直的条纹看起来是相连的。“看来绿色辐射实际上是沿着磁场线向上扩展的,”Semeter说。如果是这样,那就可以解释为什么史蒂夫的栅栏与典型的极光颜色不完全相同。

虽然这些观察确实暗示栅栏可能是由史蒂夫特有的粒子相互作用引起的,但仅根据地面照片很难确定,波士顿大学的空间物理学家ToshiNishimura说,他没有参与这项工作。

他说,未来的卫星观测可以确认来自磁层的电子是否正在涌入史蒂夫栅栏区域的大气中。如果卫星没有看到这样的电子阵雨,那将支持围栏与普通极光不同的想法。

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