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極光（Aurora）”這一術語來源於拉丁文，意為“黎明”和“清晨之光”，也一直被認為是黎明到來的象征。當人類第一次仰望天際驚見北極光的那一刻開始，北極光就一直是個“謎”。長久以來，人們都各自發展出自己的極光傳說，愛斯基摩人認為“極光，是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬”。電影《加勒比海盜》中也借水手之口說出了有關極光的傳說：“極光為神靈現身，深信快速移動的極光會發出神靈在空中踏步的聲音，將取走人的靈魂，留下厄運”。
但是如今，極光卻大大受到攝影愛好者和旅行者的喜愛，認為看見極光是一件很幸福的事情。的確，極光一般發生在高緯度地區的夜空中，每年的 9 月到次年 4 月都可能看見極光。瑞典的 Kiruna、Abisko、挪威的 Svalbard、芬蘭的 Lapland、冰島的 Reykjavik、還有加拿大黃刀鎮（Yellowknife）都是極光的勝地。
然而，一種絲帶狀、夾雜著紫色和白色的光束引起了科學家的注意，它時而出現在夜空中，就像極光一樣，拍攝下來的景色十分壯觀。然而，新的研究表明，這並不是極光，而是一種全新的天文現象。
圖 | STEVE（來源：NASA）
其實，攝影愛好者早已注意到這種異景，十幾年來已經有很多照片將這種景象記錄下來，人們稱之為“STEVE”。但是科學家在 2016 年才注意到這種天象。當他們首次觀察 STEVE 的照片，他們當即就意識到這是一種與傳統極光有著細微差別的天文現象，但是對於其背後的原理和機製並不是很確定。在新的研究中，研究者分析了 2008 年 3 月出現的 STEVE，探查它是否和極光一樣是由於高能帶電粒子流（太陽風）使高層大氣分子或原子激發（或電離）而產生的。結果顯示，二者的產生機製並不相同，STEVE 的產生機製是另一種完全不一樣的原理。
圖 | 極光和 STEVE 都源於太陽向地球發射的帶電粒子向地球磁場施加的壓力，但STEVE是由磁場尾部磁力線反彈回地球形成（來源：NASA）
在 2016 年，一個極光攝影愛好者的群組將 STEVE 帶到了科學家的眼前。這是一個 Facebook 上的群組，群名稱為“Alberta Aurora Chasers”。當他們在拍攝極光的時候，他們偶然間在夜空中發現了一束細長的亮光，夾雜著白色和紫色，由東指向西。這就是文章開頭的那張圖片。名稱“STEVE”源自何處呢？最開始是極光攝影愛好者為了紀念 2006 上映的電影《Over the Hedge》。而當研究者開始對 STEVE 進行研究之後，他們給這個名字注入了新的詮釋：“Strong Thermal Emission Velocity Enhancement”，其中的單詞分別代表了這種光束的幾種特性。
一般而言，極光是由於來自地球磁層的電子或質子像雨滴下墜一樣落到了上層大氣的電離層。隨後，電子或質子激發並依照能量的大小釋放出不一樣波長的光，也就是我們看到的不同顏色的極光，一般是綠色、紅色或藍色的。
圖 | 筆者在 Abysko 拍攝的極光（來源：DT 君）
其實，隻要觀景條件適合，極光幾乎天天可見，但是像 STEVE 這種細長的光束在一年之中隻能見到幾次。不過，我們還可以在靠近赤道的地區看到 STEVE，而極光卻隻能在高緯度地區才能得以一見，這也表明兩者的機製不盡相同。
來自卡爾加裏大學的空間物理學家 Bea Gallardo-Lacourt 是本次研究的主導者，她以第一作者的身份將此次研究發表在了學術期刊《Geophysical Research Letters》上。他表示：“我們的主要結論就是 STEVE 並不是極光，但是背後的機製我們知之甚少。其實是一件很諷刺的事情，攝影愛好者都已經拍攝了十幾年，但是我們科學家對此了解得太少了。”
圖 | NASA 在twitter上征集 STEVE 線索（來源：Twitter 截圖）
Gallardo-Lacourt 與同事一起完成了第一篇有關 STEVE 的科學報道，文中提出 STEVE 被觀測時，有一束快速移動的離子和超熱電子穿過電離層。研究者覺得這些粒子和 STEVE 有關，但是並不清楚這到底是不是 STEVE 發生的機製。於是 Gallardo-Lacourt 在此次的研究中就 STEVE 的發生機製進行探查，Gallardo-Lacourt 和她的同事分析了發生於 2008 年 3 月 28 日加拿大夜空中的 STEVE。他們分析了用於拍攝極光的地麵相機拍攝的照片，並與極地軌道環境衛星 17(POES-17) 上的數據結合。該衛星上搭載了測量電離層帶電粒子的儀器。結果表明 STEVE 是一種全新的天文現象，並不同於我們熟知的極光。POES-17 衛星在 STEVE 出現的時候並沒有在電離層檢測到大量的帶電粒子雨，這也直接表明它與極光不同。
圖 | NOAA 係列衛星（來源：NASA）
因此，研究者也將 STEVE 歸類為“天空輝光（Skyglow）”或夜空中的輝光，以此與極光分辨開來。這樣的研究意義並非在於發現了新的天象，更多的是，研究 STEVE 能幫助科學家更好地理解上層大氣以及天空中出現光束的機製。
-End-
編輯：楊一鳥 校審：戴青
參考：
https://phys.org/news/2018-08-kind-aurora.html
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