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物理学家发现一种新型极光:部分漫反射光芒突然变暗,几秒钟后变亮重现

2021-05-22 08:21 前瞻网   

极光,一种在夜间出现的绚丽多彩的等离子体自然现象,通常在地球南、北两极附近地区的高空出现,变幻莫测、浩瀚磅礴。人们已经对其进行了几千年的研究,但它们仍然充满了神秘的色彩,吸引着更多人去追寻探索。

在一项新的研究中,由爱荷华大学(University of Iowa)领导的物理学家们描述了一种他们称之为“漫反射极光擦除”(diffuse auroral erasers)的新极光现象。在这种现象中,背景光的斑块被抹掉,然后突然增强,然后重新出现。

物理学家发现一种新型极光:部分漫反射光芒突然变暗,几秒钟后变亮重现

物理学家们报告了地球大气光展的一个新特点。研究人员检查了近20年前拍摄的视频,描述了多个例子,其中一部分漫反射极光——与通常与极光相关的更生动的光相伴的微弱的、类似背景的辉光——变暗了,就像被一块巨大的吸墨纸/橡皮擦擦过一样。然后,过了很短的一段时间,被“涂黑”的部分突然又出现了。

研究人员称,这种被他们称为“漫反射极光擦除”的现象从未在科学文献中被提及。

当来自太阳的带电粒子——太阳风——与地球的保护性磁泡相互作用时,就会产生极光。其中一些粒子逃逸并落向地球,在它们与地球大气中的气体碰撞时释放的能量产生了与极光相关的光。

针对最新的发现,爱荷华州物理与天文学系助理教授、该研究的合著者艾莉森·杰恩斯(Allison Jaynes)表示:“这提出了一个问题:这些是被忽视的普遍现象,还是很少见?”

“知道它们的存在意味着有一个过程在创造它们,”Jaynes继续说,“这可能是一个我们还没有开始关注的过程,因为我们直到现在才知道它们正在发生。”

2002年3月15日,卡尔加里大学的物理学家大卫·克努森(David Knudsen)在加拿大哈德逊湾(Hudson Bay)沿岸的一个小镇丘吉尔(Churchill)架设了一台摄像机来拍摄极光。克努森的团队有点沮丧:天气预报要求天空晴朗、黑暗——通常是观测极光的最佳条件——但没有令人眼花缭乱的光照。尽管如此,研究小组还是使用了一种专门用来捕捉低亮度光线的相机,就像夜视镜一样。

尽管科学家们用自己的眼睛向上看时,只看到了大部分的黑暗,但相机捕捉到了各种极光活动,包括一个不寻常的序列,漫反射极光的区域消失后又回来了。

卡尔加里大学的物理学家大卫·克努森(David Knudsen)在2002年的笔记中提到了“脉动‘暗灭’漫射光,然后又在几秒钟内填充。”

如今,爱荷华大学的物理学家们终于清晰提出并描述了这样的现象。研究极光已经超过35年了,是这项研究的合著者。

在那次笔记记录之后,相关的视频被晾在一旁没有被研究,直到爱荷华州的Jaynes把它交给研究生Riley Troyer去调查。后者找到了自己分析数据的方法,并得出了一些重要的结论。

Troyer创建了一个软件程序,当模糊的“橡皮擦”可见时,就可以输入视频中的帧。结果,在这两个小时的记录中,他总共记录了22个这样的“橡皮擦”事件。而研究出需要多长时间从擦除状态回到被分散的极光,这或许将有助于未来的磁场建模。

“虽然弥漫极光的粒子可能不是主要原因,但它们是更小的构建模块,可以帮助我们了解整个极光系统,并可能拓宽我们对太阳系其他行星极光发生的理解。”研究人员表示。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4126TJ

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