极光的高空助推器产生了令人眼花缭乱的景象

电子从很高的高度加速

Arase卫星捕获了电子在很高海拔加速的数据。资料来源:ERG科学中心

来自太阳的电子在地球上方3万公里处产生的电能的推动下,最终形成了令人眼花缭乱的北极光和南极光。

根据该杂志的一项新研究,极光的一个关键成分存在于比之前认为的更高的空间科学报告。在极夜的天空中,炫目的灯光显示需要一个电子加速器来推动带电粒子穿过大气层。名古屋大学的科学家以及日本、台湾和美国的同事们发现,它存在于距离地球表面3万多公里的地方,这不仅为我们了解地球,也为我们了解其他行星提供了线索。

极光的形成始于超音速等离子体以高速带电粒子的形式从太阳推进到太空。当这些带电粒子接近地球时,它们会发生偏转,沿着地球的磁场线形成漏斗状流,最终流向两极。

该研究的第一作者,名古屋大学空间-地球环境研究所的Shun Imajo解释说:“磁层中的大多数电子无法到达上层大气中称为电离层的部分,因为它们受到了地球磁场的排斥。”

但一些粒子受到能量的增强,加速进入地球上层大气,在那里它们与海拔约100公里的氧原子和氮原子相撞并激发它们。当这些原子从它们的激发状态放松时,它们就会发出极光。尽管如此,关于这个过程的许多细节仍然是个谜。

Imajo说:“我们不知道加速电子进入电离层的电场是如何产生的,甚至不知道电场离地球有多高。”

科学家们曾假设电子加速发生在距离地球1000到20000公里的高空。这项新的研究揭示了加速区域超过三万公里。

Imajo说:“我们的研究表明,加速极光粒子的电场可以存在于沿磁场线的任何高度,而不限于几千公里的电离层和磁层之间的过渡区域。”“这表明未知的磁层机制在起作用。”

研究小组通过分析来自美国和加拿大地面成像仪和日本Arase卫星上的电子探测器的数据得出了这一发现。Arase是一颗研究地球内部磁层辐射带的卫星。这些数据是2017年9月15日采集的,当时阿拉斯处于约3万公里的高度,并在稀薄的活动极光弧内停留了几分钟。该团队能够测量电子和质子向上和向下的运动,最终发现电子的加速区域开始于卫星上方,延伸至卫星下方。

为了进一步研究这个所谓的高海拔加速区域,该团队下一步的目标是分析多个极光事件的数据,比较高海拔和低海拔的观测,并对电势进行数值模拟。

“了解这种电场是如何形成的,将填补理解地球和其他行星上极光发射和电子传输的空白,包括木星土星”,Imajo说。

参考:《来自非常高的高度的加速电子提供的主动极光电弧》作者:顺今庄,三吉,Kazama, Asamura, Iku Shinohara, Kazuo Shiokawa, Yoshiya Kasahara, Yasumasa Kasaba, Ayako Matsuoka,上宇,Sunny W. Y. Tam, Tzu - Fang Chang, Bo - Jhou Wang, Vassilis Angelopoulos, Chae-Woo Jun, Masafumi Shoji,Satoko Nakamura, Masahiro Kitahara, Mariko Teramoto, Satoshi栗田和Tomoaki Hori, 2021年1月18日,科学报告
DOI: 10.1038 / s41598 - 020 - 79665 - 5

2的评论关于"极光的高海拔助推器创造了令人眼花缭乱的景象"

  1. 我相信,循环的暗物质是磁场的主要贡献者,当它快速螺旋进入两极,然后扇形返回到地球的其他地方。这发生在行星、太阳和银河系的尺度上。就像海洋中的水流一样,暗物质并不只是存在于那里。每一个运动的东西都会引起其他东西运动。

  2. 大卫·加里奥斯本|2021年4月2日上午7点34分|回复

    他们什么都不会说真话

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。