为什么南北极极光不同？科学家发现元凶：太阳是如何挤压地球磁尾。

当来自太空的高能粒子撞击地球两极附近的大气层时，极光就会出现在夜空中。北极光和南极光最常见的颜色是绿色和红色，偶尔也可以闪烁蓝色和紫色。

耀眼的绿色和红色极光在地球南北两极的夜空中定期闪烁。几十年来，科学家们一直认为，当极光在两个区域同时闪烁时，闪烁的模式会相互反射。但在2009年，他们发现情况并非如此。科学家很惊讶，但也不知道为什么。现在，来自挪威、德国和美国的一个研究小组发现了罪魁祸首:一个狂暴的太阳。

地球产生的磁场看起来就像一块棒状磁铁从南极穿过地核到达北极。磁场线从两极向外弯曲并且远离大气层，外部的弧线形成了地球周围磁泡的边界。“这个磁层阻挡了从太空向我们飞来的带电粒子。”当太阳喷出的带电粒子冲破磁层时，就会发生极光。这些粒子沿着地球磁场线加速向冰天雪地的极地移动。当它们撞击大气层时，会与原子和分子发生碰撞，释放出照亮天空的多彩光子。

极光期间太阳辐射的爆发会对太空中的宇航员造成伤害。它们还可以改变轨道卫星的轨道，增加数千个轨道地球物体之间发生碰撞的可能性。更好地了解极光出现的时间和地点可以帮助科学家更好地预测无碰撞路径。来源:盖蒂图片社

当磁场线绕地球对称地弯曲时，极光应该出现在南北半球相同的地方。如果你能同时看到两个显示屏，它们看起来就差不多了。但没有参与这项新研究的密歇根大学磁气圈研究员亚伦•雷德利(Aaron Ridley)表示，这种情况实际上相当罕见。

这是因为太阳也有一个强大的磁场。它改变了地球磁场线的轨迹，挤压了地球面向太阳晨线，拉长了昏线，形成了磁尾。因此，地球的磁场与家蝇的轮廓相似——这种昆虫圆圆的头部朝向太阳，细长的身体和尾巴指向别处。

在极少数情况下，太阳磁场的两极与地球磁场的两极完全一致。但大多数时候，太阳和地球的两极是倾斜的，形成了一个弯曲尾巴的家蝇形状。波动的太阳风“摇摆”着它的尾巴，打破并改造它的磁场线——这一事件被称为“重新连接”。科学家们认为重新连接取代了一个极光相对于另一个极光。但挪威卑尔根大学(University of Bergen)的太空科学家尼古拉·奥斯特加德(Nikolai Ostgaard)和他的同事实验了这个想法，发现它是错误的。他们发现了造成极光差异的另一个原因:太阳磁场以非均匀的方式挤压地球磁场。它们还显示，尾部额外带电粒子的爆发，或“亚暴”，可以抵消不均匀挤压的影响，消除不匹配。

研究小组研究了宇宙飞船在2001年至2005年间拍摄的10对同时出现在南北半球的极光图像。极光开始于地球上不对称的位置。例如，2002年11月15日，南极光(南极光)在北极光(北极光)的西边闪烁。但随着极光展示的进行，它们的位置发生了变化，变得更加对称。这种转变与亚暴同时发生。

在地球磁尾进行观察活动,Østgaard和他的同事们发现重新连接事件配合极光减少不对称。,Østgaard说，重新连接事件与人们想法是完全相反,。他继续说，最为关键的是太阳磁场如何挤压地球。他的团队的模型和观测显示，南北半球的不均匀挤压扭曲了地球的磁场线，并重新定位了极光。他们观察到的磁场线断裂发生在亚暴撞击时释放了挤压产生的磁压并消除了磁偏。

雷德利和伦敦帝国理工学院的行星科学家英戈米勒沃达格(Ingo muller - wodarg)都认为，这些观测结果令人惊讶，因为它们与之前的模型存在分歧。雷德利补充说，研究小组通过观察图像就能理解极光背后的物理现象，这非常酷。

在极光和亚暴期间发生的强烈太阳辐射爆发会对太空中的宇航员造成伤害，并改变轨道卫星的轨道。它们还会干扰GPS定位以及电网和其他技术系统。米勒-沃达格说，科学家无法准确预测太空天气将在何时何地发生。但他们至少解开了夜空中一个闪亮的谜团。

来源：科学美国人