极光的观察研究

p30900

帕萨迪纳加州理工学院的安德鲁·英格索斯(Andrew Ingersoll)是处理这段最新视频的“卡西尼”号成像小组的成员之一。他说：“这些极光上演了一出令人眼花缭乱的光影展示会，它的形状瞬息万变，就像那里悬挂了一个巨大的‘帷幕’，但是以前从没有人看见过。在另一颗行星上看到这些东西，有助于我们在地球上看它们时，能够更好地理解它们。”

极光主要出现在靠近行星磁极的高纬区域。当磁气圈(围绕在一颗行星周围的磁泡)产生的带电粒子闯入到该行星的上层大气层时，就会引起大气发光。帷幕形状展示了这些带电粒子从磁气圈和大气层的顶层之间穿过时，它们沿磁场的运行路线。

英格索斯表示，土星上这些帷幕状物体的高度，说明这颗行星的大气高度跟地球的大气层高度存在很大差异。地球大气含有很多氧和氮，而土星大气主要由氢构成。由于氢非常轻，因此土星上的大气层和极光可以延伸到更高处。地球上的极光大约只延伸到距离地面100到500公里的高空。

视频中极光发生改变的速度跟地球上的极光变化速度类似，不过科学家目前仍在继续研究，努力了解发生这种迅速改变的全过程。帷幕的高度也有助于他们更好地了解需要多少能量才能产生明亮的极光。密歇根大学安娜堡(Ann Arbor)分校的托马斯·搞米波斯(Tamas Gombosi)是“卡西尼”号磁气圈和等离子体科学工作组负责人，他说：“我看到这些画面和那个帷幕状物体时，我简直被惊呆了。把这些与‘卡西尼’号以前收集的数据结合在一起，你会获得很多新发现。”

“卡西尼”号上的紫外线和红外线仪器，以前也拍摄到土星极光图片，并收集了大量数据，但是在这些最新图片中，该航天飞机上的窄角照相机能以更高的清晰度捕捉到位于可见光谱范围内的北极光。该视频是利用从2009年10月5日到8日长达81小时内拍摄的将近500张静止照片合成的。每张照片都经过2到3次曝光。这些照片是窄角照相机从土星的暗面拍到的。

最初这些图片是黑白的，该成像组为了使极光显得更加突出，利用了伪色——橙色。地球上层大气层里的氧和氮对形成绿色、红色，甚至紫色等色彩斑斓的极光起着关键性作用。现在科学家正在努力确定土星极光的真正颜色，这颗行星的大气里并没有氧和氮。

“卡西尼─惠更斯(Cassini-Huygens)”任务是由美国宇航局、欧洲航天局和意大利航天局联合进行的。帕萨迪纳加州理工学院的喷气推进实验室负责为华盛顿美国宇航局总部科学任务理事会管理该任务。“卡西尼”号和随机携带的两个照相机是由喷气推进实验室设计和研发的。该成像小组的总部设在科罗拉多州波尔德(Boulder)太空科学研究所。