（图片来源：Jonatan Pie/Unsplash） 极光，也就是许多人所说的北极光，是一种美丽而神秘的现象。对于普通的观察者来说，天空中五颜六色的光条可能看起来很神奇，无法解释。其中一种特殊的极光，被称为脉动极光，对科学家来说确实很神秘，他们一直无法直接证明关于它如何形成的假设。现在，凭借更先进的技术，来自日本的研究人员表示，他们终于捕捉到了极光形成的过程。
天空之光，天空之亮
当来自太阳的带电粒子（主要是电子和质子）进入地球磁层时，它们会发射光子——光子的种类取决于存在的元素——由此产生的灯光秀就是我们所说的极光。大多数极光在天空中表现为闪烁的彩色光带，蜿蜒交织成复杂的舞蹈。但脉动极光表现为彩色斑块，跨度达数十甚至数百英里，它们忽隐忽现。像其他极光一样，人们认为电子与地球磁场的相互作用是造成这种现象的原因，但其机制从未被观察到。科学家的理论取决于一种被称为合唱波的现象——地球磁层中的自然波动——它们聚集了电子并产生了极光。沿着磁场线传播的电子偶尔会穿过合唱波，这种相互作用使它们与我们的电离层发生碰撞，电离层是地球表面上充满离子并出现极光的区域。直到2016年，日本宇宙航空研究开发机构的Arase卫星发射后，研究人员才真正拥有了研究这些相互作用的工具。这颗卫星既有电子探测器，又有能力“聆听”合唱波，这意味着研究人员所要做的就是将航天器与穿过地球表面的磁场线对齐并等待。等离子体与粒子的舞蹈 当磁层中储存的能量释放（称为极光亚暴）发生时，研究人员得以进行关键观察。利用他们新的、更强大的仪器，他们挑出了被合唱波重新定向的电子，并将其与来自地面的脉动极光观测结果进行匹配。他们于周三在《自然》杂志上发表了他们的发现。这是第一次进行如此直接的观测，并证实了研究人员一直以来的猜测是正确的。未来的研究可能会探讨电离层是否对极光的最终外观有任何影响，也许是通过某种方式过滤电子。研究人员希望利用Arase卫星上的传感器来探索与难以捉摸的粒子物理领域相关的其他大气现象。但是，如果您更愿意保留宇宙光影秀的神秘感，我们表示理解。
