极光——在夜空中曼妙舞动的发光帘幕，如梦似幻，令无数人心驰神往，视为人生必访的旅程之一。
科学界对极光的形成，物理学上已认定为太阳风的带电高能粒子受地球磁场牵引，加速并撞击地球大气层。但有一个核心问题始终未解：究竟是什么能量源在维持这些电场，使其加速或不致消散呢？
香港大学地球与行星科学系与加州大学洛杉矶分校大气与海洋科学系共同领导的最新研究发现，电场得以运作，原来依靠一块天然的 ‘太空电池’ 供电。
这项发表于国际学术期刊《自然．通讯》的研究指出，一种名为 ‘阿尔文波’ 的等离子体波，沿着地球磁场线传播，就像看不见的能量源，为我们在夜空中所见的壮丽极光持续提供能量。
研究团队透过分析带电粒子在不同空间区域中的运动和能量获取方式，证实阿尔文波犹如 ‘天然加速器’ ，不断向极光加速区输送能量，驱使带电粒子向下冲入大气层，从而点亮夜空。
为验证这一理论，团队分析了来自多个环绕地球运行的卫星观测数据，包括美国太空总署的范艾伦探测器和THEMIS卫星任务，从而证实阿尔文波正是维持这些电场的关键能量来源。
港大地球与行星科学系尧中华教授表示： “这项发现不仅为地球极光的物理机制提供了明确解答，亦建立了一个通用的物理模型，可应用于太阳系内其他行星，乃至更遥远的星系。”
尧教授在港大领导一支专注于太空及行星科学研究的团队，在行星极光研究领域享有盛誉，木星和土星磁层动力学尤见擅长，为本研究提供了关键的行星科学视角。尧教授补充道： “港大团队长期研究巨行星的极光过程，并成功将相关理论与经验应用于地球附近的高分辨率数据，从而将地球科学与行星探索连系起来。”
这项研究同时展现了跨学科国际合作的力量。由田盛博士领导的加州大学洛杉矶分校团队，专精于地球极光相关的物理分析和卫星观测数据解读，而港大团队则提供行星空间物理的理论框架与比较视觉，携手揭示了 ‘太空电池’ 的能源供应机制。
（图片来源：田盛／尧中华）
