太阳扭曲的磁力可以产生不稳定的极光

极光是太阳磁场和地球全球磁场之间史诗般的相互作用的一个可见的提醒，也就是磁层。太阳不断地释放出大量的高能粒子，比如质子、氦核和微量重离子。这些粒子一起被释放到行星际空间，冲刷着行星太阳风．

其他太阳现象，如日冕物质抛射(或cme)，会爆发，将这些粒子的磁化云高速喷射到太空中。太阳风，太阳耀斑和日冕物质抛射，以及它们对地球的影响，被统称为“空间天气”。所有这些空间天气一旦遇到地球的磁层，就会对我们的星球和我们的技术产生强大的影响。

其中一个效应就是地磁暴。如果太阳磁场以某种方式与磁层相互作用，向磁层注入太阳粒子，就会产生极光。当这些粒子跟随地球磁场到两极，在大气中下雨时，极光就形成了。根据它们击中的大气气体，会出现美丽多彩的灯光。

现在，让我们退一步，想象一下教科书上条形磁铁的图表，在两端分别印着一个北(N)极和一个南(S)极。它们产生的磁力线将勾勒出连接南北极的对称环。这是对地球磁场的过度简化，但物理原理是一样的。

接下来，让我们把地球的简化磁场放入来自太阳的稳定粒子流中。这股流，又名太阳风，携带着太阳磁场——即行星际磁场(IMF)——对我们星球的磁层产生压力，将其扫回。磁层白天的一侧会被压缩，而夜晚的一侧会被拉长，就像被拉伸的水滴一样。如果太阳风是稳定的，就不会发生很多事情;粒子流就会平静地流过地球的磁层。18新利最新登入然而，我们知道空间天气是任何东西但稳定。

当太阳旋转时，它会将不同速度的太阳风冲刷到我们周围的空间，而耀斑和日冕物质抛射等爆发可以在星际空间中产生非常戏剧性的动态变化。如果磁场条件合适，太阳可以向地球投掷一个磁化粒子的气泡，这些粒子将被注入磁层(将磁层想象成洋葱皮层，与它的实际结构并不遥远)。然后，这些粒子被扫回磁层的尾部(被恰当地命名为“磁尾”)，在那里它们被储存起来，直到磁尾经历重新连接事件，释放压力，迫使储存的太阳粒子沿着磁场线流向地球大气层。磁重联是一种磁场被迫聚集在一起的现象，像弹性弹一样断裂，然后重新连接，释放能量，伴随着大量粒子的激增。

在所有条件都相同的情况下，记住我们之前描述过的简单条形磁铁图，通往地球南北两极的磁场线应该是相同的，同样数量的粒子应该以相同的模式降落在北极和南极上空。这就是两项互补的研究，发表在地球物理研究杂志:空间物理学和地球物理年刊请进。

2009年，空间天气专家比较了地磁暴期间极光爆发的模式。他们所看到的令人困惑;这些图案的位置和形状都与预测的不同。当时，他们认为这种不对称是由磁尾中重连事件的复杂性引起的，将不同数量的带电粒子发送到北极和南极，从而造成了不匹配。18新利最新登入然而，这两项研究表明，这种不对称性实际上可能是由于嵌入在太阳风流中的IMF的方向首先遇到了我们星球的磁层——研究人员称之为“不对称地球空间”。

困惑吗?美国地球物理联合会制作了一份优秀的视频解释:

我们可以把太阳磁场想象成一系列随机方向的线，像海浪冲刷海滩上的鹅卵石一样冲刷着地球。如果它们的南北磁场方向与磁层的南北方向相匹配，它们将连接到地球磁场并向后扫，与磁尾以及它们所含的太阳风粒子合并。在这种情况下，磁尾将呈现对称，并且产生的任何极光也将是对称的。模式匹配!

但是，如果太阳磁场相对于地球的南北磁场是东西向的呢?根据这些研究，这会导致磁尾变得扭曲和不对称。正如你可能猜到的那样，这将对产生的极光产生影响，以不对称的模式汇集太阳粒子，并产生不对称的极光。图案不匹配!

随着时间的推移，越来越多的能量通过磁尾的重新连接释放出来，它将被解开，这些极光慢慢地恢复到它们的对称形状。这是违反直觉的。太空天气专家曾经认为这种不对称曾经是引起的磁重联。在现实中，重新连接似乎释放了磁压力，使极光恢复对称。