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User:Dajiguang/sandbox

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亚极光弧(Subauroral Arc,简称极光弧,英语俗称STEVE),一种大气光学现象,是在极光带外围地区的天空呈现的一条紫白色光带,常常伴有垂直于这个光带的栅栏状绿光。Eric Donovan博士根据欧洲航天局SWARM卫星的数据分析,它成因于450千米高、25千米宽的一条高速炽热气体带,温度接近6000℃、速度达到6千米/秒(相比之下,带以外的温度只有2500℃,速度只有10米/秒),电子密度则是带外密度的5倍。

2016年5月7日晚,加拿大温哥华上空的极光弧
2016年5月7日晚,加拿大温哥华上空的极光弧。作者:Steve Zhu

发现和命名

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此现象最早于2012年被极光爱好者拍到照片,2015年8月3日NASA的每日一图网站首次刊登了拍摄于加拿大苏必利尔湖上空的照片,称其为“质子弧”。这个名称与2006年卡尔加里大学物理学博士Eric Donovan等人发表的论文《在亚极光带内地面与卫星同时观察孤立质子弧》有关。

2016年加拿大阿尔伯塔省的一些极光迷拍到了更多的光带照片,Eric Donovan博士却告诉他们不应该称之为“质子弧”,因为质子产生的极光是不可见的紫外光,所以它们与质子极光并无关系。于是其中一位极光摄影爱好者Chris Ratzlaff称天为Steve,这是2006年动画片《篱笆墙外》里的动物们第一次看见人类,给这个“新物种”取的名字。

但是这些照片引起了Donovan博士的注意,并与NASA Goddard中心的Elizabeth MacDonald博士等展开了研究。2016年7月25日在加拿大萨斯喀彻温省拍摄到极光弧的时刻,欧洲宇航局的SWARM A卫星正好穿过这个光带,检测到异常的温度、速度和密度增高,揭示了光带的内在性质,于是一位极光迷建议将STEVE反演成"Strong Thermal Emission Velocity Enhancement(强热喷流加速)"的缩写。研究Steve的NASA Goddard太空飞行中心接受了这个名词。

发生和原理

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极光弧(STEVE)只会出现在极光带之外的地区,截至2018年,英国、加拿大、美国北部和阿拉斯加以及澳洲、新西兰都看到过极光弧。它以狭长的带状出现在横跨东西的方向,延伸长达数百乃至数千公里。一般在强极光之后一段时间出现,持续20分钟至一小时。目前没有发现在2016、2017年的10月至次年2月之间的极光弧报告,NASA据此认为极光弧只在特定的季节出现。

经过一年多的研究,Eric Donovan,Elizabeth MacDonald,Chris Ratzlaff等人在同行审阅的Science Advances 杂志联名发表论文,指出极光弧STEVE与亚极光带离子漂移(SAID,一道快速运动的炽热离子流)相关。极光弧是首次观察到的SAID可见效果。

更多照片

北美华人也有一群极光爱好者,他们最早于2012年拍摄到了极光弧,以为只是极光。

近看极光弧中心。作者:大杨(温哥华)
近看极光弧中心。作者:大杨(加拿大温哥华 2016年5月7日)