“冲浪”电子解开地球极光起源之谜 阿尔文波与极光有什么关系

　　自文明出现以来，在北半球发现的北极光和在南半球发现的南极光就吸引了人类。这些自然光表演为我们体验太空天气提供了最接近的机会——由太阳表面活动引起的条件，因此，它们遵循太阳周期。

　　当作为“太阳风”的一部分从太阳发射的电子冲向地球并沿地球磁场线汇集时，它们会与电离层中的氧和氮分子发生碰撞——电离层是 50 到 370 英里之间的高层大气（80和 600公里）。氧和氮离子对能量的吸收使它们移动到“激发”的高能状态。为了放松，分子以光的形式重新辐射能量，在天空中呈现为绿色和红色的色带——极光。

　　尽管科学家们了解了导致极光的原因，但仍然存在一个谜——这些电子如何在进入电离层的最后一段旅程中加速到每小时 4500 万英里的速度？由爱荷华大学领导的一组物理学家现在有了答案，他们的发现于 6 月 7 日在线发表在《自然通讯》杂志上

　　科学家们发现了第一个确凿的证据，表明电子捕获了波——特别是阿尔文波，它沿着极光上方的磁场线向地球传播。

　　在加州大学洛杉矶分校 （UCLA） 基础等离子体科学设施的大型等离子体装置 （LPD） 上进行的实验涉及模拟地球极光磁层的条件——地球磁场和太阳风相互作用的空间区域。然后，该团队向等离子体装置 65 英尺（20 米）长的腔室发射阿尔文波，并记录腔室内的电子是否受到阿尔文波的影响。

　　物理学副教授格雷戈里豪斯说：“测量表明，这一小群电子在阿尔文波的电场作用下经历了‘共振加速’，类似于冲浪者抓住波浪并随着冲浪者随着波浪移动而不断加速。”在爱荷华大学的一份声明中。

　　科学家们测量了共振加速度，发现它足以将电子加速到产生极光显示所需的水平，从而提供了第一个直接证据，证明电子在阿尔文波上冲浪会产生极光。

　　1946 年，俄罗斯物理学家 Lev Landau 首次提出了“冲浪”电子的概念，并被称为朗道阻尼。在这项新研究中，科学家们通过支持性的实验测量、数值模拟和数学建模证明了他的理论。