破解极光之谜物理学家揭示电子加速原理
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主译：酥油饼
校译：方圆
美编：余家劲
后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
原文链接：https://sorae.info/astronomy/20210611-aurora.html
于2017年2月16日晚在阿拉斯加费尔班克斯北部的泊克-福莱特研究试验场（Poker Flat Research Range）拍摄到的极光图像
图片来源：NASA/Terry Zaperach
NASA于6月8日宣布，由NASA部分资助的爱荷华大学的一个研究小组破解了神秘极光的部分发生机制。
本次探明的极光之谜是？
极光是由地球磁层夜晚一侧积聚的来自太阳风的带电粒子（特别是电子）被某种机制加速，且与地球大气层发生碰撞而产生的自然现象。
然而目前为止，根据NASA的MMS卫星组、Polar和FAST（Polar和FAST已停运）等卫星的观测数据，科学家认为这些电子的加速机制是由阿尔文波引起的，由于卫星测量具有局限性，无法进行进一步的确认。
关于阿尔文波对电子的加速作用的模拟图
图片来源：爱荷华大学 Austin Montelius
物质随着温度的升高，其状态会从固体变换到液体到气体再到等离子体。与在固体、液体和气体中的传播方式相同，各种各样的波也可以在等离子体中传播。阿尔文波就是这样一种在等离子体中传播的波，它在有磁场的情况下沿磁场线进行传播。
研究小组利用加利福尼亚大学的大型等离子体设备（Large Plasma Device），仔细研究了电子在受控等离子体环境中如何受到阿尔文波的影响。在与产生极光的地球磁层的相同条件下，实验验证了阿尔文波对电子进行加速的物理机制。
据NASA所言，其机制与冲浪相似。就像冲浪者在海上乘着波浪加速一样，电子通过乘着阿尔文波从中获得能量，从而进行加速。
NASA计划继续探索地球周围的宇宙空间。这项研究的结果将有助于改善这一领域的物理模型，同时对开发更先进的设备也有一定的帮助。
责任编辑：王雨阳
牧夫新媒体编辑部
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空间站凌日
Image Credit: NASA/Joel Kowsky
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