提示合唱：为什么某些北极光会跳舞

一张示意图显示了北美上空的极光和嵌入高能等离子体源（蓝云）的太空航天器（品红色）。这两个区域通过地球的磁力线相连。高能等离子体与波（红色）相互作用，沉淀到高层大气（蓝色箭头）中，产生极光。等离子体云的几何形状决定了极光的形状。

科学家们早就知道，让天文爱好者惊叹的五颜六色的北极光不仅仅是天空中美丽的灯光秀。但到目前为止，它们多样性背后的引擎一直是个谜。

一项新的研究发现，地球北极周围的脉动极光与所谓的合唱波的强度之间存在联系，合唱波是发生在地球磁层内太空中的电磁波动。这些发现可能有助于更清晰地了解不同种类极光背后的驱动因素

“我们的研究确定，太空中发生的特定过程对某些类型的北极光负有责任，”该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校大气与海洋科学系的访问学者西村幸之告诉太空网。“虽然科学家们对北极光出现时太空中发生的事情只有大致的了解，但通过这项研究，我们可以了解到我们应该关注的太空中的哪些具体特征，以进一步研究凉爽的夜空。”

脉动的北极光

Nishimura解释说，脉动极光通常发生在地球极地周围的夜空中，其特征是一组发光的斑块，其闪烁周期约为5至40秒。

西村说：“这与典型的极光不同，后者没有表现出如此规则的脉动。”

加州大学洛杉矶分校教授、该研究的合著者之一Richard Thorne说，与典型的极光相比，脉动的极光往往更难看到，因为它要弱得多。

研究小组将美国国家航空航天局THEMIS任务的卫星和地面观测相结合，发现了这一发现。该任务包括五个太空探测器，它们在地球磁场中搜寻，寻找地球上最具活力的极光的暴风雨开始。

电磁铁

2009年2月15日，西村和他的同事使用THEMIS任务的一台地面全天空成像仪对天空进行了监测。他们发现，一颗THEMIS卫星同时探测到的地球磁层中的合唱波与在脉动极光中观察到的变化直接相关。

西村说：“我们发现，当合唱波的强度增加时，尾浪的光度也相应增加。”“这些调制的时间安排几乎完美匹配。”

同样，当合唱波的强度降低时，脉动极光的亮度也会降低。

西村说：“当信号通过扬声器播放时，听起来像鸟在鸣叫，这就是为什么它被称为‘合唱’的原因。”“Chorus有两个频带。较低的频带与高能电子相互作用，这些电子在向高层大气沉淀时具有适当的能量，可以产生极光。”

换句话说，脉动极光是由太阳风的粒子撞击地球磁场并穿过地球磁力线引起的。当这些电子到达高层大气时，它们有时会表现为爆发的珊瑚波。

Thorne在接受《太空网》采访时表示：“这表明太空中的波浪是磁层环境的重要组成部分。”“多年来，人们一直猜测这可能很重要，但这是第一条详细量化这种关系的信息。”

这项研究的结果将发表在10月1日的《科学》杂志上。西村说，这些发现可能有助于其他科学家创建更准确的地球磁场模型，这是一个有问题的问题，因为它会随着太阳活动的波动而剧烈变化。

这项研究还将有助于未来对大气动力学和化学的研究，以及对其他类型北极光的更深入研究。

西村说：“极光有很多种，我们的研究解决了其中一部分的问题。”“我们应该继续活跃社区中正在进行的研究。总有一天，我们不仅可以说“美丽”，还可以通过仰望天空来描述太空中正在发生的事情。”