科學家的幫助下解決了天空中的紫色燈光之謎

這是STEVE和加拿大馬尼托巴省Childs Lake的銀河系。這張照片是由11幅拼接在一起的圖像組成的。

信用：由Krista Trinder提供

Notanee Bourassa知道他在夜空中看到的是不正常的。加拿大里賈納的IT技術人員Bourassa於2016年7月25日在他家外面徒步旅行，並與他的兩個年幼的孩子在一起，向他們展示了一個美麗的天空動態燈光 - 北極光。他經常盯著清晨直到凌晨用尼康相機拍攝極光，但這是他第一次帶著孩子們遠征。當一束紫色的光帶出現並開始發光時，Bourassa立即拍照，直到20分鐘後光粒子消失。自從他十幾歲的時候看過北極光近30年，他知道這不是極光。這是另一回事。

從2015年到2016年，公民科學家 - 像布拉薩這樣的人，他們對科學領域感到興奮，但不一定有正式的教育背景 - 在網上論壇和一組科學家共享了30篇關於這些神秘燈光的報告項目稱為Aurorasaurus。由美國國家航空航天局和國家科學基金會資助的公民科學項目通過用戶提交的報告和推文來追蹤北極光。

由美國宇航局戈達德太空飛行中心的空間科學家利茲麥克唐納領導的極光龍團隊決定了這種神秘現象的身份。加拿大卡爾加里大學的麥克唐納和她的同事埃里克多諾萬與這些圖像的主要貢獻者進行了交談，Facebook群中的業餘攝影師稱為阿爾伯塔極光追蹤者，其中包括布拉薩和首席管理員克里斯拉茨拉夫。拉茲拉夫給了這個現象一個有趣的新名字史蒂夫，並且卡住了。

但人們仍然不知道它是什麼。

科學家對史蒂夫的理解在那天晚上改變了，布拉薩拍下了他的照片。布拉薩不是唯一一個觀察史蒂夫的人。由卡爾加里大學和加利福尼亞大學伯克利分校運行的地基相機稱為全天空相機拍攝了大片的天空，並將史蒂夫和極光顯示器拍攝到了北方。歐洲航天局（歐洲航天局）的群星衛星從太空中恰好在同一時間通過確切的地區，並記錄下史蒂夫。

科學家第一次對史蒂夫有了地面和衛星的看法。科學家們現在已經了解到，儘管它的名字普通，史蒂夫可能是一幅非凡的拼圖，能夠更好地描繪地球磁場如何與空間帶電粒子發生作用和相互作用。這些發現發表在今天發表在科學進展上的一項研究中。

麥克唐納說：「這是我們可以在遠離地面數千公里的地方觀察到的一種光線。」 「它與空間中發生的事情相對應，在STEVE上收集更多數據點將有助於我們更多地了解其行為及其對空間天氣的影響。」

這項研究突出了史蒂夫的一個關鍵質量：史蒂夫不是一個正常的極光。極光發生在全球橢圓形狀，持續數小時，主要出現在綠色，藍色和紅色。公民科學報告顯示，史蒂夫是紫色的，並且有波浪起伏的綠色柵欄結構。它是一條開始和結束的路線。人們已經觀察史蒂夫20分鐘到1小時，然後消失。

如果有的話，極光和史蒂夫是冰淇淋的不同口味，麥克唐納說。它們的創建方式大致相同：來自太陽的帶電粒子與地球磁場線相互作用。

史蒂夫的獨特之處在於細節。雖然史蒂夫經歷了與極光相同的大規模創作過程，但它沿著不同的磁場線傳播，而不是極光。全天相機顯示史蒂夫出現在低緯度地區。這意味著產生史蒂夫的帶電粒子與更靠近地球赤道的磁場線相連，因此史蒂夫常常在加拿大南部被發現。

關於史蒂夫最大的驚喜也許出現在衛星數據中。數據顯示，史蒂夫包括一個極端熱粒子的快速移動流，稱為亞極光離子漂移，或SAID。自20世紀70年代以來，科學家們一直在研究SAID，但從來不知道有伴隨的視覺效果。Swarm衛星記錄了帶電粒子的速度和溫度信息，但沒有成像儀。

「人們已經研究了許多SAID，但我們從來不知道它有一個可見光，現在我們的相機足夠敏感，可以撿起它，人們的眼睛和智力對於注意它的重要性至關重要，」Donovan說道，他是研究。多諾萬率領全天空攝像機網路，他的卡爾加里同事領導Swarm衛星上的電場儀器。

史蒂夫是一個重要的發現，因為它位於亞極光區，這是一個低緯度地區，比大多數極光出現的地方還沒有很好的研究。首先，有了這一發現，科學家們現在知道在亞極光區發生可能導致這種光發射的未知化學過程。

其次，史蒂夫始終出現在極光的存在下，這通常發生在更高緯度的地區，稱為極光區。這意味著在近地空間發生了一些事情，導致極光和史蒂夫。麥克唐納說，史蒂夫可能是目前唯一能夠顯示高緯度極光帶和低緯度亞極光帶之間的化學或物理連接的視覺線索。

麥克唐納說：「史蒂夫可以幫助我們理解地球大氣層中的化學和物理過程如何在地球大氣下部有時會產生局部的明顯效應。」 「這提供了關於地球系統作為一個整體如何工作的很好的見解。」

該團隊可以通過附加的地面和衛星報告了解更多關於史蒂夫的信息，但同時在地面和空間中錄製史蒂夫很少見。每個Swarm衛星每90分鐘繞地球運行一次，而史蒂夫在特定地區只持續一個小時。如果衛星錯過史蒂夫環繞地球的軌道，史蒂夫很可能會在同一衛星再次穿過該地點時消失。

最終，抓住史蒂夫成為一個持之以恆的概率遊戲。

「我希望，通過及時報道發現，研究人員可以研究這些數據，以便我們可以一起解開史蒂夫起源，創造，物理和零星性的奧秘。」Bourassa說。「這很令人興奮，因為我了解的越多，問題就越多。」

至於公民科學家給出的「史蒂夫」這個名字？該團隊將其作為對其最初名稱和發現者的敬意。但現在它是STEVE，是強熱輻射速度增強的縮寫。

這項工作的其他合作者是：卡爾加里大學，新墨西哥州聯盟，波士頓大學，蘭開斯特大學，阿薩巴斯卡大學，洛斯阿拉莫斯國家實驗室和阿爾伯塔極光追蹤者Facebook組織。

如果您居住在可能會看到STEVE或極光的地區，請通過aurorasaurus.org或免費的iOS和Android移動應用程序將您的照片和報告提交給Aurorasaurus 。要了解如何識別STEVE：

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