NASA想你幫忙破解夜空神秘紫光

NASA想你幫忙破解夜空神秘紫光
Photo Credit: Krista Trinder,NASA Goddard Space Flight CenterFlickr, Public Domain

我們想讓你知道的是

一般極光是綠、藍、紅三色,當夜空出現一度紫光時,請別以為是意味什麼帝要登基,那是一個令人驚艷,讓什麼帝也顯得渺少的奇妙天文現象。

2016年7月25日近午夜時分,熱愛觀賞夜空的加拿大里賈納(Regina)居民Notanee Bourassa帶著他兩個孩子,走出屋外觀星,他抬頭看到天邊泛起一抹紫色的光,像一縷發亮的紫煙在夜空飄舞。Bourassa即時拍下這個不可思議的景象。約20分鐘後,紫光消逝。自少年時代就愛觀看極光,至今近30年,Bourassa知道,這不是一般極光,或許是另一樣東西。

Bourassa不是唯一看到神秘紫光的人,由美國太空總署(NASA)及美國國家科學基金(National Science Foundation)資助的民間追蹤極光計劃——「極光暴龍」(Aurorasaurus),在2015-2016年,有大約30個由業餘天文發燒友發出或分享的紫光報告。

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Photo Credit: Chris Ratzlaffflickr, public domain

「極光暴龍」是由NASA科學家Liz MacDonald率領,她的團隊負責分析由業餘天文發燒友提交的相片、影片或報告,但當他們遇到這些神秘紫光時,一時間也說不準那到底是什麼。Facebook群組「艾伯塔省極光追逐者」(Alberta Aurora Chasers)的管理員Chris Ratzlaff為這紫光改了個有趣的名字STEVE(Strong Thermal Emission Velocity Enhancement)。然後,大家還是不知道STEVE是什麼來的。

Bourassa拍下STEVE那一夜,由加拿大卡爾加里大學(University of Calgary)和加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)共同營運的天文攝影機all-sky cameras,剛好也拍到當時STEVE與極光跨越穹蒼的景象,而歐洲太空總署(ESA)的人造衛星Swarm也剛剛經過STEVE的上空,紀錄了相關數據(包括粒子移動的速度和溫度)。有關STEVE的報告已發表於期刊Science Advances

為了進一步了解這天文現象,NASA歡迎各地天文愛好者提供資料,並相信對STEVE的研究,有助了解可以影響衛星及通訊穩定的近地球太空氣候(space weather near Earth)。以下8點是現時對STEVE的初步了解:

  1. 相比一般極光,STEVE出現的位置較接近赤道,似乎與加拿大卡加里(Calgary)上空的緯度相若。
  2. 到目前為止,加拿大、英國、阿拉斯加、北美數個州份和紐西蘭都有STEVE出現的報告。
  3. STEVE呈窄長弧形,東西向排列,延伸數百或數千英里。
  4. STEVE主要發出紫光。平常見到的極光有綠、藍、紅三種顏色,可持續達數小時。
  5. 有時紫光的外圍會有一條綠光帶,但綠光帶通常很快就消失。
  6. STEVE一般持續20分鐘到1小時。
  7. 暫時為止,STEVE的出現必然同時有極光,但有極光卻不代表能看到STEVE。科學家正研究STEVE與極光這兩種現象的關係。
  8. STEVE可能只在特定季節才「露面」,由2016年10月至2017年2月,以及2017年10月至2018年2月都沒有人見過STEVE。

「就當一般極光和STEVE是不同味道的雪糕吧。它們的產生過程有點相似,都是來自太陽的帶電粒子,跟地球磁場產生互動。」Liz MacDonald說。

我們知道,來自磁層和太陽風的帶電粒子受到地球的磁場導引進入大氣層。帶電粒子和高層大氣(熱層)中的原子碰撞,造成的發光現象就是極光。但STEVE出現的緯度遠較極光為低,意味產生STEVE的帶電粒子是與較接近赤道的磁場線互動,也解釋了為何STEVE老是在加拿大南部出現。根據衛星監測的數據,STEVE包含了一些移動速度快速而溫度又極高的粒子,名為副極光區離子流(sub auroral ion drift, 簡稱SAIDs)。科學家早在1970年代已研究副極光區離子流,只是不知道原來可以呈現出紫光。

NASA表示,任何人如果想加入追蹤STEVE並提交相關資料,可以到「極光暴龍」網頁,又或者下載其免費手機軟件(Aurorasaurus)。