ＴＨＥＭＩＳ計劃：揭開極光之謎

極光(Aurora)是一種出現(xiàn)在地球兩極高緯度地區(qū)上空的發(fā)光現(xiàn)象，因其絢麗奪目而又神秘莫測的氣質令無數(shù)人神往和贊嘆。相信多數(shù)Geek只是大致知道，極光是由來自地磁圈或太陽的高能帶電粒子流使離層大氣分子或原子電離而產(chǎn)生的，那么極光的能量源到底是什么，為什么極光在春分和秋分時期最甚?長期以來，都沒有人對極光的產(chǎn)生提出令人信服的解釋，直到NASA實行了THEMIS(Time Hisory of Events and Macroscale Interactions During Substoms)計劃，科學家才初步揭開了極光的一系列秘密。

THEMIS任務的目的就是通過調(diào)查極光劇烈變化的原因來研究地磁擾動現(xiàn)象。這不僅有著理論探索意義，同樣有著非常重要的現(xiàn)實意義。因為地球磁場是保護地球不受宇宙空間惡劣氣候影響的重要屏障，地磁擾動不僅會影響到在軌衛(wèi)星的工作，還可能會引起地面電力網(wǎng)絡出現(xiàn)故障。整個THEMIS系統(tǒng)包括5顆人造衛(wèi)星群和20座地面監(jiān)測站，這5顆人造衛(wèi)星于2007年2月成功發(fā)射升空，而坐落于北美大陸的20座地面站作為衛(wèi)星群的助手，配備了全天成像白光極光相機(ASI)和磁強計，每天監(jiān)視著北美的夜空。

根據(jù)THEMIS衛(wèi)星系統(tǒng)觀測到的一場極光亞暴(Auroral Substorm)，科學家們發(fā)現(xiàn)形成極光的能量是一種地球磁場和太陽磁場相混合的特殊磁場。他們稱這種磁場為“磁索”(Magnetic Ropes)，這是因為這種磁場的結構類似于相互交織的繩索。在進入地球上層大氣之前，太陽釋放的帶電粒子(太陽風)就是沿著這條“繩索”運動的。當太陽粒子來到地球附近，碰到北極上空的磁場時又形成若干扭曲的磁場，帶電粒子的能量在瞬間釋放，以燦爛眩目的北極光形式呈現(xiàn)。而地球的極光主要只有紅、綠二色，是因為在熱成層的氮氣和氧原子被電子破撞，分別發(fā)出紅色和綠色光。至于為什么在春分和秋分兩節(jié)氣時期極光頻發(fā)，是因為此時地球位置與“磁索”交錯最甚，而非因四季交替影響才有此結果。

不僅如此，THEMIS衛(wèi)星還觀測到了作為太陽風暴護盾的地球磁場有史以來最大的撕裂，這引起了科學家們的高度關注。當太陽風的磁場方向指向北方時，地球磁場常常會出現(xiàn)兩個裂縫，從而讓大量的太陽粒子溜進大氣層，從而激發(fā)強烈的極光和磁層亞暴(Megnetospheric Substorm)?？茖W家原本以為，太陽風對地球磁場最大限度的入侵發(fā)生在地球磁場和太陽磁場正好指向相反方向時，但THEMIS衛(wèi)星的觀測結果顯示這一設想是錯誤的，當兩大磁場方向一致時，穿透地球保護磁場的太陽風量相對于兩者磁場方向相反時增加了20倍。2007年夏天，THEMIS衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)地球磁場出現(xiàn)了一個空洞——在地球磁氣圈的最外緣，侵人的太陽粒子層厚達至少6400公里!不過，跟蹤THEMIS衛(wèi)星系統(tǒng)的加州大學伯克利分校的科學家馬里特奧伊羅塞特指出，太陽粒子對地球磁場的這種入侵是暫時的，像這次觀測到的現(xiàn)象只持續(xù)了一個小時。雖然太陽風的入侵對地球表面生活的人基本不造成傷害，但是可能對地球電網(wǎng)、航班、軍事通訊和衛(wèi)星信號造成影響，同時對正在太空軌道的宇航員也是一個潛在威脅。

有科學家預測，兩千年后地球磁場可能會全部消失，到那個時候，地球上就再也沒有美麗的極光可看了——當然在那之前，人類和地球上的其它生物早就被宇宙射線殺光光了。