奥罗拉式的“史蒂夫”现象和发光的“尖桩栅栏”指向未知的异国物理学——“史蒂夫光谱告诉我们有一些非常奇特的物理现象正在发生，我们只是不知道那是什么”
有时可以看到史蒂夫身边有绿线的污迹——由于它们的外观而被戏称为“尖桩篱笆”。
(图片来源: 欧空局/贾尼斯·史密斯摄影)
北极光和南极光是自然界最壮观的景象之一，在夜空中舞动着美丽的灯光秀——但到底什么是极光呢？
极光，也被称为北极光（极光）或南极光（南极光），是由太阳的能量和粒子与地球的大气层相互作用造成的，因为地球的磁场将它们引向两极。它们最常见于北极和南极周围的高纬度地区。
这些彩色的光显示通常表现为绿色带，但也可以出现红色、蓝色、紫色、粉红色和白色。然而，并不是所有在地球天空中看到的光都是真正的极光。一些紫色和白色的条纹被称为“STEVE”（强烈的热辐射速度增强），和相应的时断时续的绿光，类似于锯齿状的栅栏，实际上是由不同的物理过程产生的，使它们有别于极光。
最近一项对地球大气层的研究表明，在比极光形成地更靠南的地区，平行于地球磁场的电场可能会产生栅栏光特征的彩色光谱。根据加州大学伯克利分校的一份声明，类似的过程被认为是产生STEVE的过程，STEVE通常伴随着栅栏状条纹。
加州大学伯克利分校的物理学研究生、该研究的主要作者克莱尔·加斯克在声明中说：“在某些情况下，这将颠覆我们对极光中光和能量的产生的模型。”
地球大气层中的光显示是由太阳风暴和日冕物质抛射（CME）引发的，它们可以扰乱地球的磁场，并将离子漏斗状地引向两极。极光是这些离子与地球大气层中的氧原子和氮原子碰撞的结果，产生绿色、红色和蓝色的光辐射。
相比之下，STEVE通常被观察到是紫色或淡紫色的光，伴随着绿色的栅栏——两者都不会发出蓝光。这些现象也发生在比极光低的纬度地区。
“如果你看看栅栏的光谱，它比你想象的要绿得多。没有氮离子化产生的蓝色，”盖斯克在声明中说。“这告诉我们，只有特定能量范围内的电子才能产生这些颜色，它们不可能从太空深处进入大气层，因为这些粒子有太多的能量。”
相反，最近的研究表明STEVE和栅栏是由平行于地球磁场的低空电场产生的。使用电离层模型，研究人员表明，在约68英里（110公里）高度的平行电场可以激发氧和氮，并产生从栅栏观察到的光谱。另一方面，极光通常是在高于地表621英里（1000公里）的高度激发粒子的结果。
“栅栏发出的光是由粒子产生的，这些粒子必须在空间中被一个平行的电场激发，这是一个与我们以前研究或已知的任何极光完全不同的机制，”加斯克在声明中说。
参与这项研究的另一位作者说，这项新研究可以帮助我们了解地球大气中未知的物理过程。“克莱尔的论文中真正有趣的地方是，我们已经知道几年了，史蒂夫谱告诉我们，有一些非常奇特的物理现象在发生。我们只是不知道那是什么，”该论文的合著者布莱恩·哈丁（Brian Harding）在声明中补充道。“克莱尔的论文表明，平行电场能够解释这种奇异的光谱。”
根据这项研究，虽然产生STEVE和栅栏的带电粒子可能不像极光一样来自太阳，但人们仍然认为太阳风暴造成的大气混乱是引发光显示的原因。
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接下来，研究人员建议发射一枚火箭，通过这些夜空现象来测量电场和磁场的强度和方向。而且，由于这些事件是由太阳风暴引发的，太阳活动的接近高峰期被称为“太阳极大期”，提供了一个独特的机会来研究像STEVE和栅栏事件这样的罕见事件。
“可以说，未来将会有大量的研究，关于这些电场是如何到达那里的，它们与什么波有关或不与什么波有关，以及这对地球大气层和太空之间更大的能量传输意味着什么，”该论文的合著者、加州大学伯克利分校空间科学实验室（SSL）的助理研究物理学家布莱恩·哈丁（Brian Harding）在声明中说。他们的发现发表在11月3日的《地球物理研究快报》杂志上，并将于12月3日在旧金山举行的美国地球物理联合会会议上发表。
BY:萨玛森 戴维森
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.http://www.baidu.com
4.wechat
5.原文来自：https://www.space.com/aurora-steve-picket-fence-phenomena-exotic-physics-earth-atmosphere
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