科学家发现北极光的秘密

在地球北部或南部纬度足够高的地方，你可能会被一种绚烂的自然光震撼，这就是极光。科学家们早就知道是太阳风暴引起了极光的产生，即太阳风暴导致带电粒子爆发，撞击上层大气中的地球磁场。但究竟这些异常活跃的电子是怎样产生的呢？答案是阿尔芬波。

美丽的极光

一直以来，科学家们有一个理论：阿尔芬波（沿磁力线运动的横向电磁波）。把磁场想象成一个直线网。如果你在这些直线上伸展拉伸，阿尔芬波就会产生。

早在1990年爱荷华大学的物理学家克雷格·克莱津就预言过这种类似橡胶带状的序列，但没有进行测试。虽然很难通过航天器观察大气，科学家们决定用等离子体溅射进行模拟实验：利用加州大学洛杉矶基础等离子体科学工厂的大型等离子体设备。这台设备是一个像树干一样宽的管子，通过在管子内填充气体并通过它发射电子束，科学家们可以迅速制造出磁化等离子体。

技术上的挑战异常困难。首先是阿尔芬波。研究人员必须制造一种天线，能够发射振幅足够大的阿尔夫文波来加速电子的速度；接下来，研究人员需要找到一种方法来观察特定的电子。在等离子体中，只有大约千分之一的电子实际上与这种波相互作用，由于等离子体中正在加速的电子比典型的电子快得多。所以测量它们非常困难。

科学家通过向磁场中发射更多更强的阿尔芬波波，顺利观测到了等离子体中激发的电子。

重要的是，它们的电子的行为就像克莱津和他的同事预测的那样。在阿尔芬波的加速下，这些电子加速到足够高的能量，触发极光。

为了解开更多关于太阳产生的细节，等离子体科学家们正热切地关注帕克太阳探测器，该探测器将于20年在太阳周围成立。