認識“史蒂夫”,一種由公民科學家發現並經歐洲航天局(ESA)Swarm衛星驗證的奇異的新型極光特徵。
加拿大卡爾加里大學的研究員埃裡克·多諾萬在與一個名為“艾伯塔極光追逐者”的Facebook群組的成員交談時首次聽說了“史蒂夫”,該群組協調追蹤和拍攝加拿大天空中的北極光(艾伯塔是加拿大西部的一個省份)。雖然極光多彩的光芒通常在天空中水平波動,但史蒂夫形成了一條獨特的紫色或綠色的垂直條紋。
為了更多地瞭解它,多諾萬與該Facebook群組協調,將該特徵的目擊事件與Swarm衛星的資料相匹配,Swarm衛星測量地球磁場,以及監測天空的地面科學相機。[滑翔傘穿越北極光的壯麗美景(影片)]
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多諾萬在歐空局的一份宣告中說:“1997年,我們在北美只有一個全天成像儀從地面觀測北極光。那時,如果我們能幸運地獲得一張晚上從地面拍攝的與衛星觀測相吻合的極光照片,就已經很不錯了。現在,我們有更多的全天成像儀和像Swarm這樣的衛星任務,所以我們每晚可以獲得超過100次[觀測]。”
極光是當太陽噴射出的帶電粒子被地球磁場吸引到地球南北兩極時產生的。在那裡,它們撞擊高層大氣中的中性粒子,並在天空中釋放出色彩和光芒。
根據Spaceweather.com網站上2016年的一篇文章(以及相應的照片庫),在一段時間內,攝影師們將像史蒂夫這樣的特徵稱為“質子弧”,認為它們來自質子撞擊大氣層,而不是普通極光的電子。Vanexus Photography還分享了一段精彩影片,展示了2016年該特徵在加拿大溫哥華附近的Porteau Cove省立公園形成的過程(所謂的質子弧出現在影片的開頭和結尾)。
事實上,質子撞擊大氣層只會產生漫射可見光(正如研究人員在Spaceweather.com文章中討論的那樣),所以多諾萬說他知道這種現象一定有其他原因,並堅持使用新名稱。極光攝影師選擇使用“史蒂夫”這個名字,多諾萬在加拿大舉行的Swarm科學會議上的一次談話中說。
在幾周的搜尋中,多諾萬在地面資料中識別出可能與類似史蒂夫的特徵相匹配的跡象,並詢問Facebook群組是否有人發現了它——果然,有人拍到了來自該位置的史蒂夫照片。更好的是,一顆Swarm衛星飛越了該特徵。
多諾萬在宣告中說:“當衛星直接飛越史蒂夫時,來自電場儀器的資料顯示出非常明顯的變化。地球表面以上300公里[200英里]的溫度躍升了3000攝氏度[5500華氏度],資料顯示,一條25公里寬[16英里]的氣體帶以約6公里/秒[3.5英里/秒]的速度向西流動,而氣體帶兩側的速度約為10米/秒[33英尺/秒]。”
多諾萬補充說,被稱為史蒂夫的現象以前從未被這些科學工具捕捉到過,即使它“非常常見”。“這要歸功於地面觀測、衛星、當今資料訪問的爆炸式增長以及一支由公民科學家組成的軍隊共同記錄它。”
展望未來,來自Swarm和其他科學工具的資料可以開始縮小這種極光來源的範圍。像Aurorasaurus這樣的眾包工具使用Twitter和提交的觀測結果來追蹤極光的出現,而像艾伯塔極光追逐者這樣的攝影師社交網路提供了額外的關鍵資料,這些資料對於比以往任何時候都更精確地追蹤這些特徵至關重要,多諾萬說。
在談話中,多諾萬總結指出,在1997年,科學家根本無法查明這一新發現的現象。他說,十五年前,追蹤像史蒂夫這樣的東西可能需要花費2億或3億美元,耗時10年。現在,藉助公民科學家和所有可用於觀測的基礎設施,在幾周內完成閉環是可能的,多諾萬說。
他補充說:“我們確實處在一個真正的新時代。”
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