你見過「釘耙齒」狀的奇異極光嗎？

科學家們終於找到了一種名為「史蒂夫」奇怪天體現象的解釋，這種現象看起來和行為都很像極光（形狀像「釘耙齒「、柵欄等），但卻有著關鍵的區別。典型的極光（有時被稱為北極光或南極光，取決於它所在的半球）發生在來自太陽帶電粒子與地球氧氣和氮氣分子相互作用的時候。這種相互作用激發分子並使它們發光。但「史蒂夫現象」正式名稱為強熱發射速度增強，是不同的。在北半球，這種現象在比典型極光更靠南的地方可以看到，它看起來像一條粉色或淡紫色的絲帶。

有時，史蒂夫甚至有一個「尖樁柵欄」的外觀，綠色的光柱穿過絲帶。相比之下，極光通常是閃爍的綠色絲帶。現在，關於這一現象的新研究表明，史蒂夫柵欄效應是由一種類似於極光形成過程的機制引起。當帶電粒子在大氣層的高處被加熱時，史蒂夫的淡紫色條紋就會出現，比典型的極光還要南。加拿大阿爾伯塔省卡爾加里大學(University of Calgary)的空間物理學家、這項新研究的合著者比婭·加拉多-拉古特(Bea Gallardo-Lacourt)說：這發生在極光帶之外，所以確實很獨特。

有一段時間，史蒂夫的起源是難以捉摸的。2016年，加拿大西部的公民科學家發現了這一現象。2018年的一項研究表明，與此前提出的一項主要假設不同，它發出的光不是由墜入大氣層的帶電粒子造成的。研究人員還指出，史蒂夫可以和極光同時出現，這使得人們更難分辨出誰是誰。這項新研究調查了衛星數據，這些測量包括有關地球磁層磁場和電場的信息。磁層是地球大氣層的一個區域，地球磁場比來自太陽的任何影響都強。然後，科學家們將衛星的發現與史蒂夫在同一時間從地面拍攝的業餘照片進行了比較。

當史蒂夫出現在展覽上時，研究人員意識到，高能電子正湧入地球的電離層。電離層是地球大氣層的一層，由於太陽和宇宙輻射，原子失去了電子。洪水產生的摩擦力會加熱粒子，從而產生粉紅色的輝光，就像白熾燈一樣。衛星信息進一步揭示了史蒂夫的「尖樁籬笆」方面的發展。數據顯示波從地球的磁層向電離層移動。在這個區域，波既能激發電子，又能把它們移出磁層，形成尖屏狀的外觀，這在北半球和南半球同時發生。

新研究結果將幫助他們學會如何預測粒子在電離層中流動的路徑。對科學家來說，更好地理解這些粒子如何干擾無線電通信和GPS信號是一個重要的研究領域。事實證明，公眾可以提供幫助，就像公民科學家為這項研究提供史蒂夫的照片一樣。研究報告的第一作者、波士頓大學(Boston University)空間物理學家西村東施(Toshi Nishimura)說：隨著商業相機變得越來越敏感，人們對極光通過社交媒體傳播的興奮程度也越來越高，公民科學家可以充當一個『移動感測器網路』，感謝他們為我們提供了分析數據。

博科園-科學科普｜文: Elizabeth Howell/space

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