南極與北極的極光為何有所不同？科學家終於找到了答案

令人眼花繚亂的綠色與紅色極光經常閃耀在地球北極與南極上方的夜空當中。幾十年以來，科學家們一直認為當極光在這兩個區域同時出現時，其閃爍模式應該能夠彼此對應。但在2009年，他們發現事實並非如此。這樣的結果讓科學家們感到驚訝，甚至有些沮喪。如今，由來自挪威、德國以及美國的科學家們組成的研究小組終於發現了這一現象背後的秘密：太陽的作用。

北極光：當太空中的高能粒子撞擊極地附近的地球大氣層時，夜空當中即會出現極光。北極光與南極光通常各自呈現出綠色與紅色色調，但二者有時候也會表現出閃爍的藍色及紫色。

眾所周知，地球本身會產生磁場，其形狀類似於一個巨大的條形磁鐵，從南極穿過地球中心直達北極。磁場線則從兩極位置向外彎曲，且高度遠遠超越大氣層，其外弧就形成了我們這顆母星周邊的磁力線邊界。這個磁層抵擋著從太空沖向我們的帶電粒子。當太陽射出的帶電粒子穿過該磁層時，即會引發極光現象——其本質，是粒子沿著地球的磁場線向著冰冷的極地區域加速前進。如此一來，當這些粒子撞擊大氣層時，其會與原子及分子發生碰撞，並最終釋放出足以照亮天空的彩色光子。

當磁場線繞地球形成對稱曲線時，極光應該會出現在北半球與南半球相對應的同一位置。另外，大家如果有機會同時觀察兩端的極光，那麼其觀感結果應該幾乎相同。但密歇根大學磁層研究員Aaron Ridley(他並沒有參與這項最新研究)表示，這種情況實際上「非常罕見。」

這是因為太陽本身也擁有著極為強大的磁場，該磁場改變了地球磁場線所經由的路徑，擠壓著我們星球上面向太陽一側的晝面磁場線，同時拉長了背對太陽一側的夜面磁場線，這就形成了磁尾。其結果是，地球的磁場實際上擁有著類似於蒼蠅的整體輪廓——代表著昆蟲頭部的圓端朝向太陽，而細長的身體與尾巴則背向太陽。

南極光：極光期間發生的太陽輻射會對身處太空當中的宇航員造成危害。另外，其還可能改變軌道衛星的先進路徑，進而提高目前繞地球軌道運行的數千個物體之間發生碰撞的可能性。更好地理解極光出現的時間與地點將幫助科學家們更準確地預測並規劃無碰撞路徑。

在極少數情況下，太陽磁場的極點會與地球極點保持完全平行。但是大多數情況下，太陽與地球的各自兩極之間存在一定傾斜角度，這時候地球的磁場場就會被擠壓成帶有彎曲尾巴的蒼蠅形狀。波動的太陽風會「搖擺」地球的磁尾，破壞並改變地球的磁場線——這種狀況被稱為磁線重連。科學家們原本認為，正是磁線重連導致南北兩極位置的極光出現偏移。但挪威卑爾根大學的太空科學家Nikolai ?stgaard和他的同事們據此進行了測試，並發現這項結論是錯誤的。他們發現了另一個導致極光差異的因素：太陽磁場會以非均勻的方式擠壓地球磁場。他們同時表示，磁尾部分附加的帶電粒子爆發——或者稱為「亞暴」——能夠消除這種不均勻擠壓所造成的偏移狀況。

該小組研究了由航天器捕獲的圖像，這些圖像記錄下2001年至2005年期間同時發生在北半球與南半球的十對極光現象。結果證明，這些極光皆出現在地球上的兩個不對稱位置。例如，在2002年11月15日，南極光的閃耀位置位於北極光的西側。但隨著極光現象的持續，二者之間的相對位置又發生了後續變化，即愈發趨於對稱。這些變化與以上提到的「亞暴」理論相吻合。

將這些觀測結果與地球磁尾當中的活動相匹配，?stgaard和他的同事們發現，磁線重連活動與極光不對稱性的降低相吻合。?stgaard指出，「磁線重連的意義實際上與人們以往的理解完全相反。」他進一步補充稱，真正的根源在於太陽的磁場如何對地球施以擠壓。他的團隊通過建模及觀察結果證明，北半球與南半球受到的不均勻擠壓會扭曲地球的磁場線，並導致極光發生位置有所改變，他們還觀察到，當磁場線的斷裂部分被亞暴擊中時，導致偏斜現象出現的磁壓也將被抵消。

Ridley與身為倫敦帝國理工學院行星科學家的Ingo Mueller-Wodarg都對這一觀察結果表示驚訝，因為其與以往的分析模型並不一致。Ridley補充稱，該團隊通過觀察圖像的方式理解極光背後物理特性的作法「非常酷。」

在極光與亞暴期間發生的猛烈太陽輻射爆發可能會危害身處太空當中的宇航員並改變軌道衛星的先進路徑。此外，其還會干擾GPS定位以及電網等其它技術系統。Mueller-Wodarg解釋稱，科學家目前仍然無法準確預測這些空間氣象活動的發生時間及位置，但此次發現至少已經揭去了存在於浩瀚星空中的一抹神秘面紗。

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