马拉·约翰逊·格罗，美国宇航局戈达德太空飞行中心 9月20日，从国际空间站看到的极光珠
2011年11月17日(框架编号:ISS029-E-6012)
信用:NASA 一种特殊类型的极光，像一条发光的珍珠项链一样东西向覆盖在夜空中，正在帮助科学家更好地理解极光的科学及其在太空中的强大驱动力
这些被称为极光珠的光经常在大型极光显示前出现，这是由太空中被称为亚暴的电风暴引起的
以前，科学家们不确定极光珠是否以某种方式与其他极光显示相关联，作为亚暴之前的空间现象，或者它们是否由靠近地球大气层的扰动引起
但是，强大的新计算机模型结合美国国家航空航天局的亚暴期间事件和宏观尺度相互作用的时间历史观测——THEMIS——mission提供了导致这些珠子出现的空间事件的第一个强有力的证据，并展示了它们在我们的近空间环境中发挥的重要作用
“现在我们可以肯定地知道，这些珠子的形成是引发太空亚暴的一个过程的一部分，”洛杉矶加利福尼亚大学THEMIS的首席研究员瓦西里斯·安格洛普洛斯说
“这是一个重要的新难题
" 通过提供比三个THEMIS航天器或单独地面观测所能看到的更广阔的画面，新模型表明极光珠是由地球周围等离子体中的湍流引起的——等离子体是物质的第四种状态，由气体和高导电性带电粒子组成
这些结果最近发表在《地球物理研究快报》和《地球物理研究杂志:空间物理》上，最终将帮助科学家更好地理解极光中看到的所有旋涡结构
其中一篇新论文的主要作者、奥地利科学院空间研究所的THEMIS科学家叶夫根尼·帕诺夫说:“THEMIS的观测现在揭示了空间中的湍流，这种湍流导致了发光极光环中的单颗珍珠照亮了天空。”
“空间中的这些湍流最初是由更轻、更敏捷的电子引起的，这些电子的重量是粒子的2000倍，理论上它们可能发展成全面的极光亚暴
" 极光珠形成的奥秘 当来自太阳的带电粒子被捕获在地球的磁环境——磁气圈中，并被汇集到地球的高层大气中时，就会产生极光，在高层大气中，碰撞会导致氢、氧、氮原子和分子发光
通过在从几十英里到1
200万英里外，THEMIS的科学家们能够展示极光珠是如何形成的细节
当太阳喷出的流动等离子云经过地球时，它们与地球磁场的相互作用在地球后面产生了漂浮的等离子气泡
像熔岩灯一样，磁气圈中气泡和较重的等离子体之间浮力的不平衡产生了2500英里宽的等离子体指，向地球延伸
这些手指的特征在极光中形成了独特的珠状结构
马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的THEMIS项目科学家大卫·西贝克说:“总的来说，人们已经意识到，磁气圈周围发生的这些相对较小的瞬态事件在某种程度上是重要的。”
“我们只是在最近才达到计算能力足以捕捉这些系统的基本物理的地步
" 现在科学家们明白了极光珠先于亚暴，他们想弄清楚极光珠如何、为什么以及何时会引发全面爆发的亚暴
至少在理论上，手指可能会缠绕磁力线，导致一个被称为磁场重联的爆炸事件，众所周知，磁场重联会产生充满夜空的全面亚暴和极光
新车型开启新的大门 自2007年发射以来，THEMIS一直在通过磁层进行详细的测量，以了解导致极光的亚暴的原因
在最初的任务中，THEMIS能够证明磁重联是亚暴的主要驱动力
新的结果突出了小尺度结构和现象的重要性——与跨越数百万英里的结构和现象相比，这些结构和现象跨越数百和数千英里
“为了理解极光的这些特征，你真的需要解决全球和更小的局部尺度
这就是为什么到目前为止它是如此具有挑战性，”斯拉瓦·默金说，他是其中一篇新论文的合著者，也是美国宇航局地球空间风暴中心的科学家，该中心总部位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室
“这需要非常复杂的算法和非常大的超级计算机
" 新的计算机模拟几乎与THEMIS和地面观测完全匹配
在新的计算机模型取得初步成功后，THEMIS的科学家们渴望将它们应用于其他无法解释的极光现象
特别是在解释小规模结构时，计算机模型是必不可少的，因为它们可以帮助解释在三个THEMIS飞船经过的空间之间发生的事情
“人们在极光中看到的许多非常动态、非常小的结构很难与太空中的大图联系起来，因为它们发生得非常快，而且规模非常小，”卡里姆·索拉希亚说，他是一篇新论文的主要作者，也是总部位于约翰·霍普金斯应用物理实验室的美国宇航局地球空间风暴中心的科学家
“现在我们可以使用全球模型来描述和研究它们，这打开了许多新的大门
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