此前人們已知帶電粒子撞擊地球大氣層會(huì)產(chǎn)生極光,但一直未能明確加速粒子的電場(chǎng)為何能持續(xù)供能而不衰竭。
![]()
北極光長久以來一直是最具神秘感的大氣現(xiàn)象。我們雖知其源于高能粒子與地球氣體的劇烈碰撞,卻始終無法完全破解其形成機(jī)制——尤其是何種無形之力能以如此驚人的速度將這些粒子推向地球?
近日,一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)終于揭開了這場(chǎng)光影秀背后的"隱形能源"——阿爾芬波。這些等離子波沿著地球磁力線涌動(dòng),如同持續(xù)為地球大氣中舞動(dòng)的絢麗極光充電的"太空電池"。
這項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)由香港大學(xué)地球與行星科學(xué)部、加州大學(xué)洛杉磯分校大氣與海洋科學(xué)部聯(lián)合主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)完成。
如果將地球大氣比作舞臺(tái),極光便是臺(tái)上的演出。要保持燈光不滅,就需要持續(xù)電流供應(yīng)。科學(xué)家們?cè)缫延^測(cè)到電場(chǎng)加速粒子下落的現(xiàn)象,但邏輯上存在巨大漏洞:若無能量來源,這些電場(chǎng)理論上應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)耗盡。
這個(gè)謎題的關(guān)鍵在于缺失的"電池"。港大研究團(tuán)隊(duì)借助對(duì)木星和土星磁層的研究專長,運(yùn)用"行星視角"破解了這個(gè)地球謎題。研究揭示阿爾芬波正是這枚"電池"——它們是沿著地球磁力線傳播的強(qiáng)大等離子波。
通過追蹤粒子在太空不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng),研究人員證明阿爾芬波相當(dāng)于天然粒子加速器。這些波輸送的能量將帶電粒子推入地球大氣深處,引發(fā)產(chǎn)生極光的化學(xué)反應(yīng)。
![]()
為驗(yàn)證該理論,研究團(tuán)隊(duì)分析了美國宇航局范艾倫探測(cè)器和THEMIS任務(wù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。衛(wèi)星數(shù)據(jù)證實(shí)阿爾芬波不僅能穿越太空,還會(huì)在"極光加速區(qū)"持續(xù)補(bǔ)充能量。這種源源不斷的能量注入防止了電場(chǎng)衰竭,使得極光成為持久的光影表演而非瞬時(shí)閃光。
港大地球與行星科學(xué)部副教授堯中華指出:"這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅為地球極光的物理學(xué)原理提供了確鑿答案,還建立了一個(gè)適用于太陽系內(nèi)外其他行星的普適模型。"該研究的意義超越了解決地球局部謎題。由于阿爾芬波是等離子體物理學(xué)的基礎(chǔ)現(xiàn)象,這項(xiàng)研究為星系其他區(qū)域提供了"通用模型"。
堯教授補(bǔ)充道:"港大團(tuán)隊(duì)長期專注于巨行星的極光過程。通過將這部分知識(shí)應(yīng)用于地球附近的高分辨率數(shù)據(jù),我們架起了地球科學(xué)與行星探索之間的橋梁。"驅(qū)動(dòng)地球極光的隱形能量源,很可能也正是點(diǎn)燃木星、土星及其他行星壯麗極光的力量。
這項(xiàng)研究成果已于上月發(fā)表在《自然-通訊》期刊上。
如果朋友們喜歡,敬請(qǐng)關(guān)注“知新了了”!
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.