你见过史蒂夫吗?抬头看看,你可能会发现这种天空现象。

这种鲜艳而难以捉摸的光带并非极光。
Steve
极光(左)伴随着强烈的热辐射速度增强,这是一种罕见的、类似极光的现象,于2016年被加拿大科学家命名为STEVE,可在英格兰东北海岸诺森伯兰郡的班伯勒城堡上空看到。这种大气光学现象是由一股热等离子体流冲入地球电离层引起的,在天空中呈现为紫色、红色和白色的弧光。图片拍摄日期:2023年11月5日,星期日。来源:Owen Humphreys/PA Images via Getty Images

请允许我向你介绍史蒂夫。他有点孤僻,但出现时确实令人惊艳。也许最重要的是,他实际上不是一个人,而是一道傍晚天空中紫色的光带。根据新的研究,他似乎还有一个双胞胎。

STEVE这个名字实际上是“强热辐射速度增强”(strong thermal emission velocity enhancement)的首字母缩写,这是一个技术术语,用于描述天空中这种短暂的紫粉色闪光。虽然看起来可能像,但史蒂夫也不是极光。他是粉色和紫色的,而且只短暂出现,与更广为人知的极光(aurora borealis)不同,后者通常是红色、蓝色和绿色,并持续数小时。 

包括上个月让佛罗里达州南部观众惊叹不已的那次在内的极光,通常是由沿着地球磁场线流入大气的电子引起的。然而,史蒂夫则是一种独特的现象:这种现象是由一股快速移动的超高温气体流穿过地球大气层引起的。 

傍晚,当史蒂夫出现时,这股气流正向西移动。科学家们知道早上也有类似的向东移动的气流,但一直没有发现与之对应的紫色和粉色景象——直到现在。

A portrait of the infamous STEVE arc of hot flowing gas associated with an active aurora, here showing his distinctive pink colour and the fleeting appearance of the green picket fence fingers that often show up hanging down from the main arc. On this night the green fingers lasted no more than two minutes. STEVE = Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, and is a river of hot gas flowing east to west equatorward of the main aurora band. This is a tracked single image looking straight up, and framing the Summer Triangle stars at right and the Milky Way. Moonlight from the setting waxing gibbous Moon lights the sky, as does the bright aurora to the north. (Photo by: Alan Dyer/VW Pics/Universal Images Group via Getty Images)
这张照片描绘了与活跃极光相关的著名STEVE弧形热气流,这里显示了他独特的粉色以及常常从主弧下方垂下的绿色栅栏状手指的短暂出现。在这一晚,绿色手指的持续时间不超过两分钟。STEVE = 强热辐射速度增强,是一股流向东方的热气体流,位于主极光带的赤道方向。这是一张直视天空的单张追踪图像,右侧 framing 着夏季大三角星和银河系。落山的渐盈凸月的光照亮了天空,北边的明亮极光也是如此。来源:Alan Dyer/VW Pics/Universal Images Group via Getty Images VW Pics

一支国际科学家和摄影师团队最近拍摄到了史蒂夫失散多年的双胞胎:一种在黎明而不是黄昏时出现的类似紫色条纹。这项发表在《地球、行星与空间》杂志上的研究,继续加深了史蒂夫的神秘感,因为科学家们仍在试图弄清楚导致这些大气光现象的确切机制。 

“这项工作清楚地表明,史蒂夫状的发射并非仅限于夜晚一侧,在早晨一侧也同样发生,”波士顿大学空间物理学家Toshi Nishimura解释道,他并未参与这项新研究。

史蒂夫及其同伴仍然是相对较新的现象——最初的史蒂夫在不到十年前,也就是2016年,由加拿大的阿尔伯塔极光追逐者公民科学小组首次发现。史蒂夫的早起双胞胎最初是由挪威摄影师Gabriel Arne Hofstra通过网上提供的大量数据档案首次发现的。 

来源: 午夜过后,极光带高纬度区域出现紫色弧光和斑块:是STEVE的黎明时分对应体吗?(上图)图1g所示的keogram的特写。面板ah对应下面八张快照的导出时间。ah特罗姆瑟全天数字相机的快照。顶部是北方,右边是东方。a中的黄色箭头是Swarm B的视轨迹。黄色菱形表示00:32:00 UT时的位置。面板bc中的白色箭头指示离散极光的东向运动。面板e的左下角是东方虚线小方框区域的特写。来源:Sota Nanjo, et al.

“我开发了这个网站来帮助摄影师和游客,”日本电气通信大学(University of Electro-Communications)的空间科学家、该研究的首席作者Sota Nanjo解释道。“得知人们真的在使用它,并且通过它发现了一种新的大气现象,这让我感到非常兴奋。”

除了双胞胎,Nanjo和合作者还注意到了一种无法解释的斑驳发光,“可能揭示了一个更广泛的史蒂夫家族,”Nishimura说。

如何看到史蒂夫

如果你希望自己能看到史蒂夫,那么如果你住在所谓的“亚极光带”,也就是比传统上观看极光的位置略南一点的地方(如加拿大南部或美国北部),你甚至可能在日落到午夜之间看到他。“肉眼就能看到史蒂夫,但用数码相机拍摄可能会更美,”Nanjo说。“与肉眼看到的相比,极光在照片中的呈现方式完全不同,我相信史蒂夫也是如此。”

另一方面,他的双胞胎只能在更北的地方,并且在午夜到黎明之间看到。“我认为双胞胎害羞的性质,出现在人迹罕至的地区,人们睡觉之后,可能就是它比史蒂夫晚被发现的原因,”Nanjo补充道。

有了这项发现,“公民科学家们再次发现了不寻常的东西,”NASA戈达德空间飞行中心的空间等离子体物理学家Elizabeth MacDonald说,她强调了公众参与在此项工作以及她相关项目Aurorasaurus(你可以在那里报告你看到的任何极光)中的作用。 

“我相信公民科学家们现在会热切地留意,”她补充道,并热衷于揭开史蒂夫家族所有成员的神秘面纱,以及它们如何能增进我们对地球复杂大气的理解。

 

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Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


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