長期以來，人們一直對加拿大和斯堪的納維亞半島等極地地區上空雄偉而神秘的北極光驚歎不已。科學家們多年來都知道，這些起伏的極光是由地球高空中的帶電粒子風暴引起的。雖然這是值得一看的景象，但觸發這些光線的力量可能會危及極地附近的衛星和空中旅客。但是，研究人員一直不清楚究竟是什麼力量作用於這些所謂的磁亞暴，從而產生令我們眼花繚亂的閃爍光秀，直到現在。
科學家們幾十年來一直在爭論，是地球磁場中的區域性電擾動，還是在所謂的磁尾（磁場遠離太陽的錐形區域）中發生的遙遠事件，導致了這些亞暴及其相關極光的爆發。
研究人員表示，他們透過使用美國宇航局THEMIS（亞暴期間事件和宏觀尺度相互作用的時間歷史）專案傳送到太空的五顆衛星記錄的磁場測量資料，確定了來源。該專案旨在追蹤被稱為亞暴的“空間天氣”事件的展開過程。答案是：這些亞暴是在地球磁力線相互坍塌時形成的，太陽輻射俘獲的輻射傾瀉到高層大氣中，從而引發了主要在地球極地地區出現的極光，也就是北極光和南極光（分別稱為極光和南極光）。
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加州大學伯克利分校的物理學家，同時也是該研究的合著者斯蒂芬·門德說：“來自太陽的帶電粒子像氣球一樣吹脹了地球的磁尾，然後由於某種原因，氣球洩氣了。”
對於這項將於下個月在《科學》雜誌上發表的新研究，地面監測站的研究人員在今年早些時候藉助 THEMIS 衛星發回的資訊，觀察到亞暴爆發。五個洗衣機大小的航天器在地球黑暗或夜晚的一側排成一排，從太陽方向延伸出去，以檢測亞暴的起始位置以及它們如何發展。一項分析顯示，在亞暴釋放之前，在磁尾中，受擠壓的磁力線會爆炸性地“重聯”，或重新形成為單線。
門德說：“對於這些磁力線，就像拉開弓上的弦，然後弦向前彈起，將所有這些粒子發射到地球。” 這種重聯發生在距離地球約 80,000 英里（129,000 公里）的地方，大約是到月球距離的三分之一。
區域性電擾動是亞暴的另一個理論來源，也會發生，但要到磁力線重聯幾分鐘後才會發生。加拿大阿爾伯塔大學物理學教授羅伯特·蘭金說，這些發現是同類中的首次，如果透過進一步的觀察和測試得到支援，將有助於解開空間物理學的最大謎團之一。
亞暴，以及由大規模太陽耀斑（大約每年發生一次並威脅電網）釋放的更強大的地磁暴，它們的能量來自太陽氣體外流，稱為太陽風。這種由電離氫和氦組成的高能粒子流，從太陽向各個方向射出，並以每小時 100 萬英里（160 萬公里）的速度掠過地球。
當它到達地球時，地球的磁場會使氣體偏轉，儘管其中一些氣體被捕獲並被引導向兩極。當這些帶電分子撞擊地球高層大氣中的氧氣和氮氣時，會釋放出能量，我們看到的是起伏的紅色、綠色和藍色窗簾狀圖案。
強烈的太陽輻射爆發會傷害在太空中旅行的宇航員並損壞衛星。它還會影響極地地區，促使航空公司警告孕婦在嚴重的亞暴期間不要乘坐跨極航班。
現在，由於對亞暴背後的磁重聯機制有了更好的瞭解，研究人員表示，他們可以像地球上的氣象學家一樣，更接近於在未來最多提前兩個小時預測這些太陽輻射風暴。加州大學洛杉磯分校 THEMIS 首席研究員瓦西里斯·安傑洛普洛斯說：“我們希望建立簡單但足夠好的模型，以便我們知道這些亞暴將來會在何時何地發生。”
此外，他說，知道何時會點燃絢麗的北極光，還可以促進“極光旅遊”，這是一種在阿拉斯加和瑞典等地已經越來越受歡迎的觀光活動。