追逐极光的公民科学家使我们更加接近解决史蒂夫之谜

这张照片摄于2018年7月17日，在加拿大萨斯喀彻温省的Little Kenosee湖上，这张照片显示了STEVE下面的微小绿色条纹。摄影师兼该论文的合著者尼尔·泽勒（Neil Zeller）评论说：“那天晚上整整一个小时，史蒂夫（STEVE）明亮而强大。”

在2018年，新的类似极光的发现席卷了世界。从2015年到2016年，公民科学家报告了30例天空中的紫色丝带，下面带有绿色的栅栏结构。现在被称为“ STEVE”（即“强热发射速度增强”），这种现象对于正在努力了解其所有细节的科学家来说仍然是新事物。他们所知道的是，STEVE不是正常的极光-有些人认为它根本不是极光-有关结构中条纹形成的新发现使科学家们更进一步地解决了这一难题。

“通常是在物理学中，我们建立理解，然后测试极端情况或在不同环境中测试情况，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的太空科学家伊丽莎白·麦克唐纳解释说。“ STEVE与通常的极光不同，但是它是由光制成的，并且是由极光系统驱动的。在发现这些细小的条纹时，我们可能正在学习如何产生绿色极光的根本新事物。”

这些“微小的小条纹”是STEVE的绿色栅栏中非常小的点状特征。在AGU Advances的新论文中，研究人员分享了他们在这些方面的最新发现。他们认为，条纹可能是光的移动点–由于相机的模糊，图像中的条纹变长了。一幅图像中的条纹尖端将与下一幅图像中的尾巴末端对齐，这有助于科学家进行这种推测。但是，仍然有许多问题需要解答-确定绿光是一个点还是一条线，是帮助科学家找出导致绿光的原因的另一条线索。

波士顿大学的教授，论文的第一作者约书亚·塞米特（Joshua Semeter）说：“关于这种现象，我还不确定。”“您还有其他序列，看起来像是一个管状结构，会在图像之间持续存在，并且似乎不符合移动点源，因此我们还不确定。”

2016年8月31日，在加拿大艾伯塔省Carstairs附近的STEVE事件下，两个不同角度的独特绿色条纹。关于这些条纹形成的最新研究使科学家能够更多地了解这种极光现象。

STEVE整体上仍是科学家们仍在努力标记的东西。科学家倾向于将天空中的光学特征分为两类：气辉和极光。当夜晚发生气辉时，大气中的原子会重新结合并以光的形式释放其存储的一些能量，从而产生明亮的颜色。通过研究气辉的模式，科学家可以了解更多有关大气层的信息，即电离层。另一方面，要归类为极光，必须由电子轰击引起光的释放。这些特征的形成方式不同，但外观也不同–辉光会在整个地球上发生，而极光则在地球磁极周围形成一个宽环。

“通常来说，STEVE似乎与这些类别中的任何一个都不很吻合，” Semeter说。“排放来自我们尚不完全了解的机制。”

STEVE的紫色发射很可能是离子以超音速运动的结果。绿色排放似乎与涡流有关，就像您在河流中看到的那样，其流动比周围的其他水慢。绿色特征的移动也比紫色发射中的结构移动得慢，科学家们推测它们可能是由这些高度的空间粒子（带电粒子和称为等离子体的磁场的冲泡）引起的。

“我们知道会发生这种湍流。有些人的整个职业生涯都是基于研究由快速流动形成的电离层等离子体中的湍流。”塞米特说。“证据通常来自雷达测量。我们从来没有光学签名。”塞米特（Semeter）建议，当谈到STEVE的外观时，在这些情况下的流动是如此极端，以至于我们实际上可以在大气中看到它们。

“本文是在纠察栅栏这些细小碎块的新区域中的冰山一角。麦克唐纳说：“我们在物理学中所做的事情就是努力减少对我们的理解。”“本文建立了海拔范围以及我们可以用来识别这些特征的一些技术，然后可以在其他观测结果中更好地解决它们。”

为了确定海拔范围并识别这些特征，科学家广泛使用了公民科学家拍摄的照片和视频。

“公民科学家是引起STEVE现象引起科学家注意的人。他们的照片通常比我们传统的科学观察时间更长。“公民科学家不会陷入科学家所遵循的模式。他们做事不同。他们可以随意移动相机并进行所需的任何曝光。”但是，为了对STEVE中的点进行新发现，摄影师实际上拍摄了较短的曝光照片来捕捉这一动作。

为了获得这些照片，公民科学家在深夜里在寒冷的寒冷中度过了几个小时，等待极光（或希望是STEVE）出现。尽管数据可以指示是否会出现极光，但尚未识别出STEVE的指示器。但是，无论如何，极光追逐者都会出现并拍照。

公民科学家在STEVE研究中至关重要，因为通过试验不同的曝光角度和角度，他们可以捕获科学家所没有的现象的揭示图像。这些STEVE的图像是由公民科学家和论文的合著者Neil Zeller拍摄的。

摄影师兼该论文的合著者尼尔·泽勒（Neil Zeller）说，他最初并不打算成为一名公民科学家。泽勒解释说：“这只是为了它的美丽。”Zeller从一开始就参与STEVE的发现。他向斯蒂芬·麦当劳（Steve MacDonald）展示了他拍摄的史蒂夫（STEVE）照片，引发了对该现象的首次研究。现在，他是该论文的合著者。

泽勒（Zeller）在为这项研究做出贡献时说：“这是一种荣誉，的确如此。”“我倾向于从从事这项工作的科学家那里退后一步。我在那儿是为了欣赏它的美丽并捕捉天空中的这些现象。”

本文还利用了另一项有价值的公民科学家贡献– STEVE观测值的志愿者数据库。该论文的另一位作者Michael Hunnekuhl维护着该数据库，并在过去为STEVE的发现做出了贡献。Hunnekuhl注意到照片中的条纹与论文的科学家无关，他的详细记录和三角剖分技术对这项研究至关重要。

泽勒（Zeller）和其他公民科学家计划继续拍摄并检查这些照片，以捕捉地球大气层的美丽，麦克唐纳（MacDonald），塞米特（Semeter）和其他科学家将继续研究它们，以发现更多关于这种新现象的信息。

参考：乔舒亚·塞米特（Joshua Semeter），迈克尔·洪内库尔（Michael Hunnekuhl），伊丽莎白·麦克唐纳（Elizabeth MacDonald），迈克尔·赫希（Michael Hirsch），尼尔·泽勒（Neil Zeller），阿列克谢·切尔年科夫（Alexei Chernenkoff）和王军（Jun Wang），《书记处的神秘绿色条纹》，2020年10月1日，AGU Advances。
10.1029 / 2020AV000183