日本民眾最近目睹了不尋常的極光活動，天際出現了鮭魚粉紅色和藍色為主的極光，這是由一場巨大的磁暴引起的。研究人員利用公共和科學數據分析了這些現象，發現了新的結構細節和潛在的形成機制，並對現有的極光成因理論提出了挑戰。

本研究分析了其中一張拍攝到藍色極光的照片。 圖片來源：Takuy​​a Usami

2024 年5 月11 日，在強大磁暴的推動下，絢麗的極光照亮了日本本州島和北海道的天空。 通常情況下，低緯度極光會因為氧原子排放而呈現紅色，但這次事件與眾不同。 鮭魚粉紅極光持續了整整一夜，就在午夜前，出現了一個引人注目、異常高大的藍色極光。

這一奇觀被智慧型手機影片和業餘攝影愛好者拍了下來，科學家可以將大眾提供的數據與自己的數據合併，進行詳細分析。

在一項新的研究中，研究人員利用藍色極光的影片和影像繪製了極光範圍圖，並透過分光光度計測量驗證了他們的發現。 這項研究發表在12月5日的《地球、行星與太空》上，由瑞典太空物理研究所博士後研究員南條宗太（Sota Nanjo）和日本名古屋大學太空-地球環境研究所（ISEE）的鹽川和男（Kazuo Shiokawa）教授領導。

本研究也分析了另一位攝影師拍攝的藍色主導極光。 圖片來源：Mitsuhiro Ozaki

南條和鹽川的研究首次將風暴期間藍色極光的空間結構形象化。 研究人員發現，極光具有與磁場線對齊的縱向結構，這是首次在低緯度藍色主導極光中發現這種結構。 他們還發現，極光的經度跨度約為1200 公里，由三個分離的結構組成，高度在400-900 公里之間。

南條和鹽川的發現可能會改變我們對藍色極光的理解。 環流是環繞地球的甜甜圈狀帶電粒子區域，被認為是產生低緯度極光（包括紅色極光）的高能量中性原子（ENAs）的來源。 根據這個模型，風暴很可能為ENAs注入了能量，從而產生了五彩繽紛的光。

然而，該小組的發現並不能簡單地用這種機制來解釋。 正如鹽川和男所解釋的那樣：”在這項研究中，藍色極光的縱向結構長達幾百公里，這很難僅僅通過ENA活動來解釋。 此外，瞬變核反應器不太可能像本研究中觀測到的那樣產生與磁場線對齊的極光結構。

另一種可能性是，極光是由於氮分子離子在陽光照射下產生共振散射所造成的。 然而，該研究小組的研究表明，發生的是另一個過程，因為陽光只能照射到700 公里的高空，而不是研究人員觀測到的400 公里。

相反，他們的研究結果可能表明了一個令人感興趣的未知過程的可能性。鹽川和男說：”我們的發現表明，氮分子離子可能透過某種機制加速上升，並對藍色主導極光的形成負責。迄今為止，人們還不太清楚分子量較大的氮分子離子是如何在如此高的海拔地區存在的。神秘的面紗。

總之，對藍色主導極光（如日本觀測到的極光）的反覆觀測可能會為了解氮如何在這些高度出現的原理提供線索。 由於氮分子離子外流到磁層的過程對於理解地磁暴和太空輻射環境等一切問題都很重要，這些發現可以幫助我們理解發生在我們頭頂數百公里高空的過程。

編譯自/ ScitechDaily