为什么南北极的极光不一样

2010年国际空间站拍摄到的南极光照片。图： NASA当太阳特别活跃时，便会将高能带电粒子流抛向地球的大气层，这时就会出现极光。曾经，科学家们认为，南北两极的极光如镜像般一致，但令人惊讶的是，两者之间其实并不相同。而自从科学家们意识到这两种天体现象并不一致后，便一直在设法找出原因。近日，一个来自挪威卑尔根大学的研究小组认为，他们找到了原因：地球磁尾中的不对称性。但更令他们惊奇的是地球磁尾不对称的原因和此前的理论观点截然相反。“原先我们认为，磁尾不对称是因为一种名为地球磁尾重联的机制在磁层中发挥了作用，”主要作者、博士生Anders Ohma说道，“但这项新研究所显示的结果却恰恰相反。”说起来都是和地球磁尾有关。科学家们普遍认为，地球内部物质会随着地核的旋转产生电荷，而电荷随着地球的旋转又产生了磁场。无论是冰箱还是行星，磁场的南北两极之间会形成不可见的磁感线，控制其周围物质的行为。而由于太阳风与地球磁场之间的相互作用，背对着太阳的那面地磁场会不断延伸，形成一个磁尾。但太阳也有磁场，即太阳风。它影响着从各个方向流出的高电荷等离子体粒子的流动，还会干扰地球的磁场。地球向阳一侧的磁场会被挤压变扁，而背阳的一侧则被拉伸成尾巴状，即磁尾。当磁感线穿过扭曲的磁场时，并不是固定不动的，反而是在重联中断裂重组。磁尾中存在的这种现象，正是此前科学家们原本认为的导致南北极光不一致的原因。（极光的关键在于磁尾是因为磁尾处于背日的一侧，而极光只有天黑了才能看到。）但新研究的发现却推倒了此前的理论，因为该团队的研究人员意识到，太阳风磁场并不总是和地球磁场同步。他们同时收集了南北极光的远红外线观测数据，并追踪其匹配程度，然后又往里添加了地球磁尾重联的数据。当他们对数据添加前后的两组测量值进行对比时，意外地发现，并不是磁尾重联这个现象增加了南北极光之间的不对称性，相反，它是在轻轻地试图将极光推回到相互匹配对称的位置上。当太阳风倾斜时，便会导致地球磁场的南北极出现不对称，继而导致南北极光两者不一致。极光本身或许并不那么重要，因为那只是太空天气影响到地球的一种表现。但是太空天气会干扰导航和通讯卫星，甚至可能导致电网瘫痪。科学家们仍在努力地研究太空天气的工作机制，以及该如何预测它，而极光只是这一排多米诺骨牌中的第一块。