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NASA将释放有色无害气体来研究北极光

漫步宇宙 2018-03-13 09:40:29 阅读:

据称,大气顶层的冷空气上涌,会对卫星轨道、飞船导航,乃至全球通信产生影响,而这种扰动很可能源于极光。

NASA将释放有色无害气体来研究北极光

天文学最令人着迷的地方,在于能够帮助我们认识宇宙中最美的景象。

本月,美国国家航空航天局(NASA)的科学家将与挪威的同事一起,从全世界最北的火箭发射场——挪威安岛和斯瓦巴德群岛——发射科研火箭,对太阳风进行研究。

NASA将释放有色无害气体来研究北极光

全球最北的火箭发射场:挪威安岛

太阳风是由高温气体及高能电子构成,这些粒子进入地球上空75-1000千米高度的电离层(大气层中的一层),会促使该层大气中的分子或原子出现激发或电离现象,导致地球南北两极附近地区的高空在夜间出现灿烂美丽的光辉,也就是平常所说的极光。

发射场选址极为关键

为什么要在如此寒冷的地方进行发射实验呢?因为,将发射场地选在最接近地球磁极的位置,对于整个计划的成功至关重要:地球对于太阳风的磁屏蔽效应在两个地磁极处最为薄弱,地磁北极为其中之一。

在其他地方,所有被太阳风吹过来的高能电子都会因地磁场的作用而发生偏转,因而这些电子只能在两个磁极附近聚集。

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从南极上空俯视南极光,蔚为壮观

这些聚拢的电子形成一股能量冲击,当它们和大气中的氧气、氮气等气体撞在一起时,会将能量释放出来,在夜空中形成绿色、蓝色、红色、紫色的绚烂极光。这种发光现象发生在北半球时被称作为北极光,在南半球时则叫南极光。

NASA正在开展的这项试验计划叫做:极光区气流上涌火箭实验(Auroral Zone Upwelling Rocket Experiment,简称AZURE),这项试验将帮助我们更好地研究太阳风的精确模型。我们知道,太阳的活动周期为11年左右,其间会间歇性的出现耀斑现象,在太阳耀斑发生时,会产生强劲的太阳风并进而导致极光现象的出现。

NASA将释放有色无害气体来研究北极光

夜晚的北极光

在该实验中,NASA的火箭在发射升空之后,将会向大气层释放有色但无害的气体,称为蒸汽示踪剂。进入大气层的示踪气体就像是天文学家们的“油漆刷子”,帮助他们在天空中描绘出太阳风的形状。

本次试验的主要目标

本次实验的最主要目的,是通过跟踪这些示踪剂在空中绘制的图样,让天文学家们更好的分析和预测电离层中的冷空气何时会发生上涌。

我们都知道,在地表附近,空气的温度会随着高度的增加而逐渐下降。但是在大气层顶部,情况正好相反,热空气会浮于冷空气上方。这种上轻下重的结构通常非常稳定。

你可能会设想,没有什么能打破这种稳定的空气分层,但科学家们注意到,大气层顶部的空气还是会偶尔发生翻动。有报道称,当冷空气突然上涌,或者说,暖空气突然下沉时,它们会干扰卫星的轨道、太空飞船的导航,甚至波及整个通信系统。

NASA将释放有色无害气体来研究北极光

太阳风“吹”出的美丽极光

“我们认为,导致这种现象的唯一可疑因素,是极光为空气提供了额外的能量”,AZURE实验小组成员之一,阿拉斯加大学费尔班克斯分校的太空物理学家马克•康德(Mark Conde)说道。

目前,研究人员仍在耐心等待火箭发射的最佳时机。他们要等到太阳风这条“等离子能量臂”伸过来,并在北极上空产生极光,届时便是观测气流涌动图样的最佳时刻。但截至现在,天空一直都很平静。所以,科学家们非常希望能在3月17日发射窗口关闭之前,看见北极光闪耀出它绚丽的色彩:当这种壮丽的天空信号传达给我们时,实验就可以点火开始了。

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