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  • 科学家们揭开了史蒂夫的神秘面纱,发现它不仅仅是一个极光

    与在两极附近发现的更为典型的北极光和南极光现象不同,人们偶尔可以看到天空中另一种被称为“史蒂夫”的光学现象。多年来,科学家们一直对它的成因感到疑惑,但现在这个谜已经解开了。

    科学家们揭开了史蒂夫的神秘面纱,发现它不仅仅是一个极光

    拍摄:瑞安·索尔特

    天文观测者发现一种新的裸眼可见的天文学现象并不常见,但在几年前这件事就发生了。

    科学家们揭开了史蒂夫的神秘面纱,发现它不仅仅是一个极光

    极光经常有各种各样的颜色:绿色、红色,甚至蓝色,这些颜色都与我们大气中的离子、原子和分子所经历的原子跃迁有关。但史蒂夫是一个独特的现象,并拥有极光没有的颜色和色彩组合,没有极光。图片来自美国宇航局戈达德

    加拿大阿尔伯塔省(Alberta, Canada)的极光观测者经常在天空中看到一条独特的紫/绿光带。

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    史蒂夫最初被认为是一种新型的极光,呈现出紫色/绿色或淡紫色的光条纹。然而,极光总是以带电粒子沉降到地球上为特征,这里展示的美丽的带状物在后来被证实了没有任何这样的粒子与它相关。图片来自维基共享用户Elfiehall

    这一新的视觉奇观于2016年末正式被发现,并命名为史蒂夫(STEVE):强热发射速度增强(strong thermal emission velocity enhancement首字母)。

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    这张照片是在加拿大的阿尔伯塔拍摄的,它展示了一个即使在光污染下也能看到的史蒂夫事件。尽管史提夫现象在2008年才首次被记录在案,在2016年才被正式发现,但它现在被认为是一种可能已经发生了数十亿年的自然现象。图片来自:克里斯·拉茨拉夫/美国宇航局GSFC

    通常,极光是由太阳的带电粒子撞击地球上层大气中的原子而产生的。

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    当带电粒子从太阳发送至地球时,它们受到地球磁场的影响而发生弯曲。然而,这些粒子并没有被转移,而是沿着地球的两极汇集,在那里它们可以与大气相撞并产生极光。史提夫事件可以与极光同时发生,但具有独立而独特的性质和起源。图片来自:NASA戈达德概念图像实验室/ Krystofer Kim

    太阳风粒子受到地球磁场的弯曲,激发并电离了氧、氮和氢。

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    在新西兰上空的银河中出现多色的极光,可能是因为射入的带电粒子会撞击大气层中存在的不同层和元素。图片来自Ben (seabirdnz) of flickr

    当电子与离子重新结合时,它们会以更低的能量奔流下来,从它们的发射线产生极光。

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    从国际空间站上看到的南极光是地球上两大极光之一。右边的黄色和绿色分别是钠层的气辉和上面的大气氧。虽然这两种光学现象都可以在地球上看到,但它们都不能与史蒂夫光学现象相提并论(ESA/NASA)

    史蒂夫与此不同的原因有很多。

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    2016年3月14日北极圈的北极光。这种罕见的紫色有时可以在极光的两极附近产生,因为来自原子的蓝色和红色发射线的结合可以产生这种罕见的景象,同时也可以产生更典型的绿色。史蒂夫现象,又一次地,与此不同。图片来自:奥利维尔·莫林/法新社/盖蒂图片社

    史蒂夫是一个薄带,出现在比极光较低的纬度。

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    2015年11月12日,在挪威北部的基尔克内斯镇附近,北极光照亮了夜空。注意这些不规则的图案,它们与史蒂夫的带状特质截然不同。图片来自:乔纳森·纳克斯特拉德/法新社/盖蒂图片社

    史蒂夫包含不是由极光产生的独特颜色。

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    这是美国宇航局的图像卫星捕捉到的南极光紫外线的虚假彩色图像,覆盖在美国宇航局基于卫星的蓝色大理石图像上。大地呈现出虚假的颜色;然而,极光的图像是绝对真实的。太阳活动引起这些极光,但只产生有限的色彩。图片来自美国国家航空航天局。

    最重要的是,极光是因为落在大气中的带电粒子被定义的;史蒂夫并不拥有这些带电粒子。

    相反,当带电粒子在地球电离层更高的地方碰撞时,就产生了史蒂夫。

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    上图这一特殊的史蒂夫事件是由一位市民科学家拍摄的,在那里可以看到绿色的“尖桩篱笆”现象伴随着紫色/淡紫色的光晕。辉光不是由离子引起的,而是由粒子碰撞和加热引起的,产生的可见光发射类似于白炽灯泡中的灯丝。

    这些碰撞会产生巨大的热量和发射光线,类似于白炽灯泡的灯丝。

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    这张特别的史蒂夫的照片,紫色的丝带,伴随着绿色的“尖桩篱笆”现象。无论产生极光的带电粒子来自何方,由于它确实是由自由电子与大气粒子碰撞产生的,所以这种略带绿色的特征被归类为真正的极光。图片来自:克里斯塔·特林德/美国宇航局戈达德航天飞行中心

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    史蒂夫经常伴随着一个真正的极光:一个绿色的“尖桩篱笆”,源自电子沉淀。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. medium

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