新的分析证实了神秘极光“沙丘”来源的假说

几年前，业余天文学家首次发现了一种罕见的极光，昵称为“沙丘“因为它发光的，滚动的波浪图案。去年，天文学家提出了一个可能的潜在机制——氧原子密度的增加——尽管这个理论是公认的推测性的。现在，赫尔辛基大学研究人员的一项新分析提供了证据来证实这一解释最近的一篇论文发表在《AGU Advances》杂志上。

大多数人对被称为北极光的大气现象都有过短暂的熟悉(如果它们出现在南半球，则称为南极光)。这种壮观的万花筒效应是来自太阳的带电粒子被倾倒到地球上的结果磁气圈在这里，它们与氧和氮分子碰撞，这种相互作用会激发这些分子，使它们发光。极光通常以闪烁的丝带的形式出现在天空中，带有绿色、紫色、蓝色和黄色的色调。这种光往往只在极地可见，因为这些粒子沿着地球的磁力线，磁力线从两极附近呈扇形散开。

发现可能的新型极光非常罕见。早在2016年，爱好者们就观察到了一种不同类型的极光，这种极光可以在更南的纬度地区看到。极光看起来像一条粉红色或淡紫色的缎带，有时绿色的光柱穿过缎带。

这种现象赢得了这个绰号强热辐射速度增强但天文学家后来确定，这根本不是真正的极光。(这个名字启发2006年的动画喜剧在对冲)。相反，STEVE是由温暖的大气排放带电粒子升温高在电离层．磁强散射辐射缺乏与常规极光相关的独特光谱，这使它独树一帜。然而，尖桩栅栏的展示，是被认为是一种不寻常的极光，因为它是由一个降水的电子在大气中;它也被自己观察到了，没有强热传导作用力。

天文学家认为这些沙丘是真正的极光。芬兰、挪威和苏格兰的业余天文爱好者在2015年10月和2016年1月20日发现了这些沙丘，都在100公里(62英里)的高度——也就是地球的上部中间层,平流层的位于平流层之上，热层之下的1月份的光展持续了近4个小时，覆盖了广阔的区域，给了研究人员足够的时间用照片来记录这一现象。

去年，可持续空间卓越研究中心的科学家们提出了一种可能的潜在机制对于极光沙丘:增加的大气氧原子密度，可能是由于大气波现象称为中间层孔。镗孔类似于潮汐孔这种现象已经在一些河流中观察到，当氧原子波与太阳风相互作用时就会发生，导致原子发光。如果一个中间层孔洞在上层大气的波导中水平移动，它将导致大气中氧气浓度的增加，并产生类似沙丘的极光。那个波导会在边界之间形成中间层和一个逆温层使某些波长的波在其中传播很长一段距离。

换句话说，极光照亮了大气中已经存在的一种波。这项最新的研究检查了电子降水和观测温度数据，支持了这一假设。为了进行分析，研究人员将卫星观测数据与2016年1月观察沙丘的爱好者提供的照片和视频材料结合起来。

研究人员发现，2016年1月20日晚上，当沙丘处于全力状态时，该地区出现了电子降水，这使得大气中极有可能有足够的高能电子导致极光发射。在中间层中也有一个强烈的逆温层，这是形成必要波导的理想条件，导致氧原子密度的增加。此外，当晚拍摄的一段延时视频让研究人员估计沙丘的传播速度超过22米/秒，这“表明高层大气中存在强烈的水平风，”作者写道。

然而，对于波导内的中间层孔，目前还没有任何直接的观测数据。获取这些数据将是这项正在进行的研究的下一步。虽然我们对沙丘的确切性质还没有一个明确的答案，但这项最新研究确实提供了强有力的观测证据，以支持工作假说。这也证明了卫星数据和公民科学家观测记录相结合的分析能力。

DOI: AGU进展，2021年。10.1029/2020 av000338（对必须)．

由Graeme Whipps列出的图像