极光解开空间能量过程的物理学

根据伦敦大学学院领导的新研究，对极光的深入研究揭示了一种理解空间爆炸能量释放物理的新途径。

极光是太空中物理过程的标志。通过显示距离地球几百万公里的地方，就像电视屏幕一样，我们星球的磁场延伸到远离太阳的长尾上。

对于今天发表在《自然通讯》上的这项研究，来自伦敦大学学院和雷丁大学的研究团队远程观测了快速发展的极光，以了解能量释放的原因、时间和方式以及背后的物理因素，作为极光爆发式重新配置的来源。

“在地球磁气圈伸展的巨大空间的某个地方，这种能量释放通过不稳定性发生，这很难确定。它们将导致子风暴区，在那里带电粒子以电磁波的形式冲进地球大气层，释放出大量能量，照亮了极光，”研究作者乔纳森雷伊博士(伦敦大学学院空间和气候物理学)解释道。

“通过仔细研究极光，我们可以回到太空中发生不稳定的地方，并研究导致它们的物理学。这比试图观察大面积的空间要有效得多。”

该团队扫描了大部分天空，并于2012年9月18日在阿拉斯加的扑克公寓中发现了完美的子风暴。使用来自MOOSE(多光谱天文台的灵敏电子CCD)相机的新数据，他们在四分钟内跟踪了极光向北极的移动。

这是一个相对较长的时间来研究这种类型的极光，使科学家能够收集大量的数据。然后分析信息的具体模式，为极光在空间和时间上的形成提供了重要的物理线索。

极光开始是一个弧形的“极光珠”，亮度和大小呈指数增长。这些越来越大的波纹是太空不稳定的迹象。

通过将极光的这些细节特征与现有理论进行比较，团队可以缩小最不稳定的空间区域。

合著者科林福塞斯博士(伦敦大学学院空间和气候物理学)解释说：“我们证明了只有通过研究极光才能找出太空中不稳定的地方，这是以前从未有人做过的。”

“我们的方法允许我们预测什么是不稳定性及其在空间中的位置。事实上，我们发现的区域在太空中非常小——只有地球体积的一小部分——我们希望利用经过该区域的航天器对其进行更详细的研究。”

到目前为止，科学家已经能够描述发生在太阳系和太阳系其他行星上的极光和高能事件，但这是第一次做出真正的物理分析。

“重要的是，我们的工作为科学家提供了更多的物理方法。根据我们捕捉到的物理特征，可以测试和改进各种理论模型，”合著者克莱尔瓦特博士(雷丁大学)补充道。

“由于我们报道的科学家在20世纪60年代首次描述了极光，当我们将地球作为离我们最近的实验室时，这些研究结果将适用于太阳系其他地方的其他事件。雷博士总结道，现在我们期待着准确定位这个空间震中，“并找出是什么使它不稳定”。

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