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北极日食激发了世界另一端的极光

嵇进华
导读根据一项新的研究,由于通过地球磁场的联系,北极上空的日食导致地球两个半球的极光发生变化。这项新工作可以帮助科学家预测可能干扰卫星通

根据一项新的研究,由于通过地球磁场的联系,北极上空的日食导致地球两个半球的极光发生变化。这项新工作可以帮助科学家预测可能干扰卫星通信的近地环境变化。

2021 年 6 月 10 日,月球的阴影使地球北极地区的大部分地区变暗,为科学家提供了一个前所未有的机会来探索自然事件对地球上空数千公里的地球空间的影响。

根据发表在 AGU 期刊《地球物理研究快报》上的这项新研究,日食影响了北半球和南半球的极光,该研究发表了具有直接影响的高影响力、短格式报告,涉及所有地球和空间科学。

极光是天空中闪烁的光,当太阳风暴射出与大气中的气体相互作用的能量和粒子时,它会爆发。其中一些粒子沿着地球磁场线传播到两极,在北半球产生北极光,在南方形成南极光。

“令人兴奋的是,我们发现在日食没有覆盖的南半球,极光和高层大气受到干扰,”Dang 说。“这是因为两个半球的高层大气是通过磁力线和磁层连接起来的。”

这项新研究代表了科学家们首次展示了日食如何影响电离层(来自太阳的能量使大气电离的区域和极光发生的区域)与磁层之间的耦合,磁层是由地球磁场产生的地球周围的气泡。

Dang 和他的同事们发现,这次日食不仅改变了月球阴影下的当地大气,而且在电离层的电流中形成了两极周围的环,并改变了两个半球的极光活动。这些环是带电极光粒子对大气中电子密度造成干扰的结果。

这项新研究提高了科学家对地理空间环境的理解,并可以帮助研究人员预测未来日食的影响。这项新研究还说明了日食对电离层的巨大影响,它可以吸收、弯曲和反射全球定位系统 (GPS) 卫星使用的无线电信号,可能会对通信和导航造成干扰。

敲响电离层

地球空间是地球周围的区域,它覆盖了上层大气到地球磁场的边缘。它包括电离层,它包括上层大气中含有大量带电离子和电子的区域。当来自太阳的能量从大气中的气体分子中分离出电子时,就会出现这些带电粒子,因此它们的数量在白天增加,晚上减少。

先前的研究表明,日食还可以降低阴影路径中电离层中粒子的密度。

Dang 和他的合作者开发了一个模型,该模型结合了高层大气、磁层和在该系统中流动的电流,并用它来了解 6 月的日食如何影响地球的地理空间。

电离层中的电流系统很复杂,因此研究人员特别关注沿磁力线在磁层和电离层之间流动的电流。这些线从南极出发,绕地球到北极,然后穿过它的轴线。

他们感到惊讶的是,这次日食在没有遮挡的南半球比在北半球造成的极光活动更加强烈。观察者可能会看到极光的这些变化。

“这是一项独特而有趣的研究,它模拟了日食的全球影响,”波士顿大学的空间物理学家 Toshi Nishimura 说,他没有参与这项研究。“通常,人们不会考虑日食和极光之间的联系,因为日食是白天现象,而极光是高纬度地区夜间的现象。但有时会在高纬度地区发生日食,这项研究表明它对极光的影响。”