令人眼花繚亂的綠色和紅色光芒經常在地球南北極上空的夜空中舞動。幾十年來，科學家們一直認為，當南北兩極同時閃爍極光時，閃爍模式會彼此映象。但2009年，他們發現情況並非如此。他們感到驚訝，並對原因感到困惑。現在，來自挪威、德國和美國的一個研究團隊發現了罪魁禍首：一個喧鬧的太陽。
地球產生一個磁場，看起來像一根條形磁鐵從南極穿過地核延伸到北極。磁場線從兩極向外彎曲，遠遠超出大氣層，外弧形成環繞我們星球的磁泡邊界。這個磁層抵禦著從太空高速衝向我們的帶電粒子。當太陽噴射出的帶電粒子突破磁層時，就會發生極光。粒子沿著地球的磁場線加速向冰冷的極地地區移動。當它們撞擊大氣層時，會與原子和分子碰撞，釋放出彩色光子，照亮天空。
當磁場線圍繞地球對稱彎曲時，極光應該在南北半球的相同位置出現。而且，如果你能同時看到兩極的光芒，它們看起來會非常相似。但這種情況實際上“非常罕見”，密歇根大學的磁層研究員亞倫·裡德利說，他沒有參與這項新研究。
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那是因為太陽也有強大的磁場。它改變了地球磁場線追蹤的路徑，擠壓了我們星球朝向太陽的白晝側的磁場線，並拉長了夜晚側的磁場線，形成了一條磁尾。因此，地球的磁場看起來像是勾勒出一隻家蠅的輪廓——昆蟲的圓形頭部朝向太陽，而其細長的身體和尾部則指向遠離太陽的方向。
南極光：極光期間太陽輻射爆發會傷害太空中的宇航員。它們還會改變軌道衛星的路徑，增加地球軌道上數千個物體之間發生碰撞的可能性。更好地瞭解極光出現的時間和地點可能有助於科學家更好地預測無碰撞路徑。圖片來源：Getty Images
在極少數情況下，太陽磁場的兩極與地球磁場的兩極完全對齊。但在大多數時候，太陽和地球的兩極是傾斜的，後一種情況形成了一個尾巴彎曲的家蠅形狀。波動的太陽風“擺動”著尾巴，使其磁場線斷裂並重新連線——這種事件被稱為重聯。科學家們認為重聯使一個極光相對於另一個極光發生位移。但挪威卑爾根大學的空間科學家尼古拉·奧斯特加德和他的同事們測試了這個想法，發現它是錯誤的。他們發現了導致極光差異的另一種效應：太陽磁場以不均勻的方式擠壓地球磁場。他們還表明，尾部額外的帶電粒子爆發或“亞暴”可以消除不均勻擠壓的影響，消除不匹配。
該團隊研究了航天器在2001年至2005年期間拍攝的10對南北半球同時發生的極光影像。極光最初在全球的不對稱位置開始出現。例如，在2002年11月15日，南極光（aurora australis）閃爍在北極光（aurora borealis）的西邊。但隨著光芒的進行，它們的位置發生了變化，變得更加對稱。這些變化與亞暴同時發生。
奧斯特加德和他的同事將這些觀測結果與地球磁尾的活動相匹配，發現重聯事件與極光不對稱性的減少同時發生。“重聯的作用與人們想象的恰恰相反，”奧斯特加德說。他繼續說，重要的是太陽磁場如何擠壓地球磁場。他團隊的建模和觀測表明，南北半球的不均勻擠壓使地球的磁場線傾斜，並重新定位了極光。當亞暴發生時，磁場線的斷裂會釋放出擠壓產生的磁壓，並消除傾斜。
裡德利和倫敦帝國學院的行星科學家英戈·穆勒-沃達格都稱這些觀測結果“令人驚訝”，因為它們與之前的模型存在分歧。裡德利補充說，該團隊可以透過觀察影像來理解極光背後的物理原理“非常酷”。
極光和亞暴期間發生的強烈太陽輻射爆發會傷害太空中的宇航員，並改變軌道衛星的路徑。它們還會干擾GPS定位以及電網和其他技術系統。穆勒-沃達格說，科學家無法準確預測太空天氣何時何地會襲擊。但他們至少已經解開夜空中一個閃耀的謎團。