科學家揭開極光秘密！Alfvén波加速帶電粒子點亮地球夜空

記者林育如／編譯

自古以來，北極光與南極光以絢爛光芒震撼人類的想像，猶如月亮、星辰與行星般，成為共同的文化瑰寶。這些奇妙的光影源自太陽釋放的帶電粒子與地球磁場的交互作用，但長久以來，科學家仍無法完全解答：究竟是什麼機制，讓帶電粒子加速，形成極光的閃耀景象？驅動這些電場的力量一直是物理學上的謎團。

近日，香港大學（HKU）地球與行星科學系與加州大學洛杉磯分校（UCLA）大氣與海洋科學系的聯合研究團隊，透過衛星數據分析找到了答案。研究顯示，沿著地球磁場線傳播的Alfvén波就像天然加速器，持續為帶電粒子提供能量，使它們高速衝入大氣層，最終在高緯度地區形成壯麗的極光。這項研究結果已發表於《NatureCommunications》。

團隊利用NASA的VanAllenProbes與THEMIS衛星資料，追蹤帶電粒子在不同區域的運動與能量增長。分析結果顯示，Alfvén波持續將能量傳送至加速區域，維持電場運作，讓極光持續閃耀，避免電場能量過快消散。這不僅解釋了地球極光的形成，也提供了可應用於其他行星的通用模型。

香港大學姚忠華教授（ProfessorZhonghuaYao,HKU）指出：「這項發現不僅揭示地球極光的物理原理，也可作為太陽系其他行星的通用模型。我們長期研究巨行星的極光過程，現在將這些知識應用於地球，成功連接了地球科學與行星探索。」

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UCLA的田盛教授（ProfessorShengTian,UCLA）補充，跨領域合作是研究成功關鍵。UCLA團隊專注於地球極光物理，HKU團隊擅長行星磁場與行星物理研究，兩者結合才揭示了極光背後的能量來源與運作機制。

這項研究不僅讓人類更理解夜空中的光影奇觀，也為行星科學與未來太空探索提供理論依據。透過Alfvén波的發現，科學家現在可以更精準地模擬極光現象，並將這套模型延伸到其他磁場行星的研究，為揭開宇宙更多奧秘鋪路。

資料來源：HKU、Universe Today