天文学业余天文学家发现北极光的新形式

芬兰的业余摄影师与经验丰富的研究人员共同发现了一种新形式的北极光，以对新现象进行分类。

北极光(和南半球的北极光)明亮的舞蹈灯是太阳发出的带电粒子(所谓的太阳风)与位于大气层上方的气态氧和氮粒子碰撞的结果。地球的磁极。这些碰撞会导致原子电子激发，从而在其弛豫时释放很少的光突发。

极光中的这种新现象被其发现者称为“沙丘”，据认为是由在平流层正上方和热圈正下方的中层大气层(大气的第三层)中形成的发光氧原子波引起的。边界。

赫尔辛基大学计算空间物理学教授Minna Palmroth加入了一个由爱好者组成的Facebook小组，以期了解更多有关北极光背后的物理学的知识。2018年，Palmroth编写了一本书，名为Revontulibongarin opas(北极光观察者指南)，其中对业余爱好者拍摄的数千张照片进行了分类，并解释了潜在的物理现象。

但是，一个不寻常的重复极光形式包含明显的绿色条纹，似乎不适合科学文献中的任何现有类别。结果，Palmroth和业余爱好者保持了警惕，在他们的书出版几天后，新的极光出现了。

当业余爱好者第一次看到它时，他们立即通知了Palmroth，后者能够实时对其进行指挥，并要求芬兰西南部两个地点的特定照片。

“我们的研究合作中最令人难忘的时刻是该现象在那个特定时间出现，我们能够实时对其进行检查，”北极光和天文学爱好者Matti Helin在一份新闻稿中说。

根据团队的说法：“这种形式看起来像是绿色的波浪，甚至是波浪的图案，就像沙滩上的云层或沙丘的条纹面纱。”对该现象进行了调查，并结合了爱好者的观察和科学方法来解释浪潮。

赫林说：“这就像拼砌一个谜题或进行侦探工作一样。”“每天我们都会发现新的图像并提出新的想法。最终，我们触底了……”

Palmroth和她的同事们可以使用排放物后面拍摄的恒星作为参考点来确定极光现象的高度和程度。

中球层是一个很难研究的领域，因为像气象气球这样的仪器无法飞得足够高，无法到达它，而且卫星正好绕着它飞行。“由于难以测量海拔80至120公里之间发生的大气现象，我们有时将此区域称为“无意识层”，” Palmroth在一份新闻稿中说。

沙丘是在这个与我们的大气和空间边缘接壤的区域进行测量的。绿色是由氧的激发产生的，但是，像沙丘一样的均匀波提出了一个更复杂的问题。

沙丘波内的亮度差异可能是氧原子密度增加的结果，该氧原子密度是由于大气扰动而形成的，也称为重力波(不要与重力波混淆)。有问题的是，在那个高度上，有许多不同种类的重力波以不同的波长在不同的方向上传播，这就是为什么它们不容易形成沙丘所表现出的均匀波场的原因，Palmroth说。

研究人员小组认为，这种现象是由中层孔引起的，这是一种罕见且研究较少的事件，尽管它与潮汐河中的潮汐孔类似。当重力波通过大气层上升时，它们会被过滤并在中间层边界(称为中层顶层)和间歇形成的反演层之间弯曲，反演层是大气中温度实际上随高度升高的层。

在这两层之间建立的波道中，来自下方的重力波可以传播很长的距离而不会沉降。当太阳风向通道中涌动的氧原子充电时，就会形成沙丘形的极光排放(见图)。

在此发现之前，没有在极光区观察到中层孔，也没有通过极光发射对其进行调查。

据研究小组称，沙丘被发现存在于同一区域，在该区域中，源自太空的电磁能被转移到中层。Palmroth说：“这可能意味着从太空传输到电离层的能量可能与在中层形成反演层有关。”“就物理学而言，这将是一个令人震惊的发现，因为它将代表电离层与大气之间相互作用的一种新的，以前未被观察到的机制。”

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