港大夥加州大學揭開極光能源之謎

香港文匯報訊（記者 高鈺）極光是在高緯度的天空中，因太陽輻射產生的高速帶電粒子與地球磁場相互作用碰撞造成的彩色發光現象。它是天穹垂落的綢緞，瑰麗多彩，很多人視之為人生必看自然奇觀。香港大學地球與行星科學系及加州大學洛杉磯分校（UCLA）大氣與海洋科學系共同領導的一項最新研究就發現，為地球極光區「太空電池」提供能量、進而產生絢麗極光的幕後推手，正是沿磁力線傳播的「阿爾文波」（Alfvén Waves），成功解開了關於極光形成機制的關鍵謎題。這項突破性發現已發表於國際學術期刊《自然·通訊》。

當帶電粒子受電場加速並撞擊地球大氣層時，便會形成閃爍的極光弧。科學界雖然早已掌握這一基本物理過程，但究竟是什麼能量源在維持這些電場，也就是所謂的「太空電池」，為何能使其不致消散，長久以來一直是個未解之謎。

「阿爾文波」為幕後推手

是次研究發現，「阿爾文波」這種沿地球磁力線傳播的等離子體波，扮演了「天然加速器」的角色。研究人員通過分析帶電粒子在不同空間區域中的運動和能量獲取方式，證實阿爾文波能持續向極光加速區輸送能量，從而維持極光上方電位降（Electric Potential Drops）的穩定，使帶電粒子向下衝入大氣層，最終點亮夜空。

為了驗證這一理論，由田盛博士領導的UCLA團隊，負責地球極光相關的物理分析和衛星觀測數據解讀，港大團隊則提供行星空間物理的理論框架與比較視覺。他們分析了來自多個環繞地球運行的衛星觀測數據，包括美國太空總署的范艾倫探測器（Van Allen Probes）和THEMIS任務，數據證實阿爾文波正是維持這些電場存在的關鍵能量來源。

港大地球與行星科學系副教授堯中華表示，這項發現不僅為地球極光的物理機制提供了明確解答，亦建立了通用的物理模型，可應用於太陽系內其他行星，乃至更遙遠的星系，「港大團隊長期研究巨行星的極光過程，並成功將相關理論與經驗應用於地球附近的高分辨率數據，從而建立了地球科學與行星探索之間的橋樑。」