「漫反射極光橡皮擦」:物理學家發現了一種新型極光

據媒體報導,幾千年來,生活在高緯度地區的人們一直被極光–北極光和南極光所吸引。然而即使過了這麼長時間,似乎地球上飄渺的、舞動的光帶仍然隱藏著一些秘密。在一項新研究中,由愛荷華大學領導的物理學家報告了地球大氣光展的一個新特點。

研究人員通過檢查近20年前拍攝的視頻發現,其中一部分漫反射極光變暗了,它就像被一個巨大的吸墨紙擦過一樣。然後,過了很短的一段時間,暗淡的這部分突然又出現了。

研究人員稱,這種被他們稱為「漫反射極光橡皮擦」的行為從未在科學文獻中被提及。相關研究報告日前已發表在《Journal of Geophysical Research Space Physics》上。

當來自太陽的帶電粒子–太陽風–跟地球的保護性磁泡相互作用時就會產生極光。其中一些粒子會逃逸並落向地球,在它們跟地球大氣中的氣體碰撞時釋放的能量就產生了跟極光相關的光。

愛荷華州物理與天文學系助理教授、該研究的論文合著者Allison Jaynes指出:「關於這些橡皮,我們以前不知道但現在知道的最大的事情就是它們的存在。這提出了一個問題:這些是被忽視的普遍現象還是很少見?知道它們的存在意味著有一個過程在創造它們。這可能是一個我們還沒有開始關注的過程,因為我們直到現在才知道它們正在發生。」

2002年3月15日,卡爾加里大學的物理學家David Knudsen在加拿大哈德遜灣沿岸的一個小鎮邱吉爾架設了一台攝像機來拍攝極光。Knudsen的團隊有點沮喪,天氣預報要求天空晴朗、黑暗–通常是觀測極光的最佳條件–但他們卻沒有等來令人眼花繚亂的光照秀。盡管如此,研究小組還是使用了一種專門用來捕捉低亮度光線的相機,就像夜視鏡一樣。

盡管科學家們在用自己的眼睛向上看時只看到了大部分的黑暗,但相機捕捉到了各種極光活動,其中包括一個不尋常的序列,在那里,漫反射極光的區域消失後又重新出現了。

Knudsen看著錄制的視頻,然後在自己的筆記本上隨性地寫道–「脈動『熄滅』漫反射光,然後在幾秒鍾內填充。」

「漫反射極光橡皮擦」:物理學家發現了一種新型極光

「讓我驚訝的是,當一個補丁變亮並關閉時,背景的漫反射極光被擦掉了,」Knudsen說道,「在彌漫的極光中有一個洞。然後這個洞會在約半分鍾後被填上。我以前從未見過這樣的東西。」據悉,Knudsen研究極光已經有35多年時間,他是這項研究的論文合著者。

然而這張紙條被擱置了,視頻也沒有被研究,直到愛荷華州的Jaynes把它交給Riley Troyer去調查。Jaynes在2010年的一次科學會議上獲得了Knudsen的錄像並在幾年後在她關於漫反射極光的博士論文中引用了橡皮筆記。現在她在愛荷華州教書,她想對這種現象了解更多。

「我知道那里有東西。我知道它是不同的、獨特的,」物理和天文系助理教授Jaynes說道,「我有一些關於如何分析它的想法,但我還沒有做。我把它交給了Riley,他展開了更進一步的工作,他找到了自己分析數據的方法並得出了一些重要的結論。」

來自阿拉斯加費爾班克斯的Troyer興致勃勃地接受了這項工作。他說道:「在我成長過程中,我看過成百上千次極光。它們成為了我傳統的一部分,我可以在學習它們的同時保持跟我來自哪里的聯系。」

Troyer創建了一個軟體程序,當模糊的橡皮可見時就可以輸入視頻中的幀。在這兩個小時的記錄中,他總共記錄了22個擦除事件。

Jaynes表示,學習漫反射極光橡皮類似於通過研究DNA來了解整個人體。

「從太空墜落到大氣中的粒子會影響我們的大氣層和氣候。雖然彌漫極光的粒子可能不是主要原因,但它們卻是可以幫助我們了解整個極光系統並可能拓寬我們對太陽系其他行星極光發生的理解的更小構建模塊。」

來源:cnBeta