令人眼花缭乱的绿色和红色光芒经常在地球南北极上空的夜空中舞动。几十年来，科学家们一直认为，当南北两极同时闪烁极光时，闪烁模式会彼此镜像。但2009年，他们发现情况并非如此。他们感到惊讶，并对原因感到困惑。现在，来自挪威、德国和美国的一个研究团队发现了罪魁祸首：一个喧闹的太阳。
地球产生一个磁场，看起来像一根条形磁铁从南极穿过地核延伸到北极。磁场线从两极向外弯曲，远远超出大气层，外弧形成环绕我们星球的磁泡边界。这个磁层抵御着从太空高速冲向我们的带电粒子。当太阳喷射出的带电粒子突破磁层时，就会发生极光。粒子沿着地球的磁场线加速向冰冷的极地地区移动。当它们撞击大气层时，会与原子和分子碰撞，释放出彩色光子，照亮天空。
当磁场线围绕地球对称弯曲时，极光应该在南北半球的相同位置出现。而且，如果你能同时看到两极的光芒，它们看起来会非常相似。但这种情况实际上“非常罕见”，密歇根大学的磁层研究员亚伦·里德利说，他没有参与这项新研究。
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那是因为太阳也有强大的磁场。它改变了地球磁场线追踪的路径，挤压了我们星球朝向太阳的白昼侧的磁场线，并拉长了夜晚侧的磁场线，形成了一条磁尾。因此，地球的磁场看起来像是勾勒出一只家蝇的轮廓——昆虫的圆形头部朝向太阳，而其细长的身体和尾部则指向远离太阳的方向。
南极光：极光期间太阳辐射爆发会伤害太空中的宇航员。它们还会改变轨道卫星的路径，增加地球轨道上数千个物体之间发生碰撞的可能性。更好地了解极光出现的时间和地点可能有助于科学家更好地预测无碰撞路径。图片来源：Getty Images
在极少数情况下，太阳磁场的两极与地球磁场的两极完全对齐。但在大多数时候，太阳和地球的两极是倾斜的，后一种情况形成了一个尾巴弯曲的家蝇形状。波动的太阳风“摆动”着尾巴，使其磁场线断裂并重新连接——这种事件被称为重联。科学家们认为重联使一个极光相对于另一个极光发生位移。但挪威卑尔根大学的空间科学家尼古拉·奥斯特加德和他的同事们测试了这个想法，发现它是错误的。他们发现了导致极光差异的另一种效应：太阳磁场以不均匀的方式挤压地球磁场。他们还表明，尾部额外的带电粒子爆发或“亚暴”可以消除不均匀挤压的影响，消除不匹配。
该团队研究了航天器在2001年至2005年期间拍摄的10对南北半球同时发生的极光图像。极光最初在全球的不对称位置开始出现。例如，在2002年11月15日，南极光（aurora australis）闪烁在北极光（aurora borealis）的西边。但随着光芒的进行，它们的位置发生了变化，变得更加对称。这些变化与亚暴同时发生。
奥斯特加德和他的同事将这些观测结果与地球磁尾的活动相匹配，发现重联事件与极光不对称性的减少同时发生。“重联的作用与人们想象的恰恰相反，”奥斯特加德说。他继续说，重要的是太阳磁场如何挤压地球磁场。他团队的建模和观测表明，南北半球的不均匀挤压使地球的磁场线倾斜，并重新定位了极光。当亚暴发生时，磁场线的断裂会释放出挤压产生的磁压，并消除倾斜。
里德利和伦敦帝国学院的行星科学家英戈·穆勒-沃达格都称这些观测结果“令人惊讶”，因为它们与之前的模型存在分歧。里德利补充说，该团队可以通过观察图像来理解极光背后的物理原理“非常酷”。
极光和亚暴期间发生的强烈太阳辐射爆发会伤害太空中的宇航员，并改变轨道卫星的路径。它们还会干扰GPS定位以及电网和其他技术系统。穆勒-沃达格说，科学家无法准确预测太空天气何时何地会袭击。但他们至少已经解开夜空中一个闪耀的谜团。