揭开极光

航空航天公司的科学家们通过令玩必威棋人惊叹的灯光表演帮助探索北极光的奥秘。
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美国航天局于2019年4月5日从挪威的安德亚航天中心成功发射了天蓝,极光区上升流火箭实验。(图片来源:美国宇航局/李温菲尔德)

这很难说,但在美丽的,闪烁的绿色和蓝色的北极光背后隐藏着一个暴力的世界。极光(也称为北极光或极光)的五颜六色的光芒是太阳粒子在轰击地球大气层时释放能量的结果。极光最常出现在北极和南极周围高纬度地区的天空中,表现为漫射的辉光或发光的幕状形状,有时形成相对静止的弧线或流动,被称为“活跃极光”的星云形状。这些极光甚至被认为发出强烈的光,使观察者能够在晚上阅读新闻纸。

虽然这场华丽的灯光秀包括各种颜色,包括绿色、红色和蓝色,极光也包含许多人眼看不见的紫外线和红外线极光辐射。虽然极光现象是由太阳风引起的地球磁气圈扰动引起的,但我们对导致不同类型极光的物理过程的理解仍然是不完整的。

为了阐明这些过程,来自美国、挪威、日本、加拿大和其他国家的科学家大挑战计划一系列的任务研究极尖. 这些任务将专门研究地球上层大气中的风的流动以及地球磁场与每天轰击地球的质子和电子的相互作用。极光区上升流释放实验(AZURE)是针对电离层的任务之一,电离层是位于地球46至621英里处的带电大气层。

4月5日,两枚火箭从挪威安多亚航天中心发射升空,部署在阳光下电离的化学示踪剂,使研究人员能够追踪极光风中中性粒子和带电粒子的流动。这些示踪剂(三甲铝和钡锶混合物)正在帮助美国宇航局分析垂直风,这些风在大气中混合带电粒子和能量,并测量风的密度和温度。

这些示踪剂是故意显眼的:半个小时以来,挪威北部的天空炫耀着令人印象深刻的彩色云彩、圆点和由电离粒子组成的羽毛,这些粒子的运动由美国宇航局跟踪。

航空航天电离层和大气科学部的詹姆斯·赫克特博士解释说:“当地人不知道发生了什么,由于它看起来像是外星人入侵,媒体对此进行了大量宣传。”

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由两个蓝色火箭释放出的蒸汽形成的彩色云,使科学家能够测量极光风。(图片来源:美国宇航局/李温菲尔德)

航空航天公司设计并制造了两个安装在火箭上的三通道光度计,用于测量电离层的极光发射剖面。

“航空航天的光度计被设计用来测量光子和不同颜色的光,”赫克特解释说。“当我们测量极光发出的光时,我们可以得到大气成分的2D剖面图。”

虽然对数据的详细检查仍在进行,但所有迹象表明,两枚火箭上的光度计工作良好。这次任务所使用的航空航天测光仪所获得的数据将与化学释放产生的风和地面的风测量相协调,从而改进对极光过程的了解。研究人员希望这些数据有助于更好地理解极光对进入和离开地球空间系统的总能量的贡献,从而为克服高纬度地区无线电通信和遥感所面临的困难提供关键。