长期以来，人们一直对加拿大和斯堪的纳维亚半岛等极地地区上空雄伟而神秘的北极光惊叹不已。科学家们多年来都知道，这些起伏的极光是由地球高空中的带电粒子风暴引起的。虽然这是值得一看的景象，但触发这些光线的力量可能会危及极地附近的卫星和空中旅客。但是，研究人员一直不清楚究竟是什么力量作用于这些所谓的磁亚暴，从而产生令我们眼花缭乱的闪烁光秀，直到现在。
科学家们几十年来一直在争论，是地球磁场中的局部电扰动，还是在所谓的磁尾（磁场远离太阳的锥形区域）中发生的遥远事件，导致了这些亚暴及其相关极光的爆发。
研究人员表示，他们通过使用美国宇航局THEMIS（亚暴期间事件和宏观尺度相互作用的时间历史）项目发送到太空的五颗卫星记录的磁场测量数据，确定了来源。该项目旨在追踪被称为亚暴的“空间天气”事件的展开过程。答案是：这些亚暴是在地球磁力线相互坍塌时形成的，太阳辐射俘获的辐射倾泻到高层大气中，从而引发了主要在地球极地地区出现的极光，也就是北极光和南极光（分别称为极光和南极光）。
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加州大学伯克利分校的物理学家，同时也是该研究的合著者斯蒂芬·门德说：“来自太阳的带电粒子像气球一样吹胀了地球的磁尾，然后由于某种原因，气球泄气了。”
对于这项将于下个月在《科学》杂志上发表的新研究，地面监测站的研究人员在今年早些时候借助 THEMIS 卫星发回的信息，观察到亚暴爆发。五个洗衣机大小的航天器在地球黑暗或夜晚的一侧排成一排，从太阳方向延伸出去，以检测亚暴的起始位置以及它们如何发展。一项分析显示，在亚暴释放之前，在磁尾中，受挤压的磁力线会爆炸性地“重联”，或重新形成为单线。
门德说：“对于这些磁力线，就像拉开弓上的弦，然后弦向前弹起，将所有这些粒子发射到地球。” 这种重联发生在距离地球约 80,000 英里（129,000 公里）的地方，大约是到月球距离的三分之一。
局部电扰动是亚暴的另一个理论来源，也会发生，但要到磁力线重联几分钟后才会发生。加拿大阿尔伯塔大学物理学教授罗伯特·兰金说，这些发现是同类中的首次，如果通过进一步的观察和测试得到支持，将有助于解开空间物理学的最大谜团之一。
亚暴，以及由大规模太阳耀斑（大约每年发生一次并威胁电网）释放的更强大的地磁暴，它们的能量来自太阳气体外流，称为太阳风。这种由电离氢和氦组成的高能粒子流，从太阳向各个方向射出，并以每小时 100 万英里（160 万公里）的速度掠过地球。
当它到达地球时，地球的磁场会使气体偏转，尽管其中一些气体被捕获并被引导向两极。当这些带电分子撞击地球高层大气中的氧气和氮气时，会释放出能量，我们看到的是起伏的红色、绿色和蓝色窗帘状图案。
强烈的太阳辐射爆发会伤害在太空中旅行的宇航员并损坏卫星。它还会影响极地地区，促使航空公司警告孕妇在严重的亚暴期间不要乘坐跨极航班。
现在，由于对亚暴背后的磁重联机制有了更好的了解，研究人员表示，他们可以像地球上的气象学家一样，更接近于在未来最多提前两个小时预测这些太阳辐射风暴。加州大学洛杉矶分校 THEMIS 首席研究员瓦西里斯·安杰洛普洛斯说：“我们希望建立简单但足够好的模型，以便我们知道这些亚暴将来会在何时何地发生。”
此外，他说，知道何时会点燃绚丽的北极光，还可以促进“极光旅游”，这是一种在阿拉斯加和瑞典等地已经越来越受欢迎的观光活动。