“明亮之夜”谜题得到解释

回到第一个世纪，科学家、哲学家和报道员都注意到偶然发生的“明亮之夜”，即夜空中出现无法解释的辉光让观察者能看到远山、读报纸或者看手表。

一项新发表在美国地球物理联合会的地球物理研究快报上的研究利用卫星数据为这一历史难题提供了一个可能的解释。

作者认为当高层大气的波聚集到地球特定位置时，就会放大自然产生的大气光，即夜空中的微弱光芒，由于高层大气中氧原子的活动，通常看起来是绿色的。一般来说，人们不会注意到大气光，但在明亮的夜晚大气光就会为裸眼所见，产生历史记述中无法解释的光芒。

credit: 煎蛋画师Chon

由于光污染的广泛存在，如果还有的话，也是很少能观测到明亮之夜了。不过新研究显示它们能被科学家检测到，在偏远地区可能仍然可以看到。明亮大气光可以是天文学家的关注点，他们可以在利用望远镜观测时利用这些额外的光亮。

加拿大多伦多约克大学的高层大气物理学家、研究第一作者Gordon Shepherd说道：“明亮之夜的确存在，这是大气光的部分变化性，可被卫星搭载设备所观察到。”

历史迷题

明亮之夜的历史记载已经有几个世纪了。老普林尼描述了明亮之夜，说道：“这一现象常被称作‘夜太阳’，即在晚上天空发光，从C. Caecilius 和Cn. Papirius(约公元前113年)开始就有记录了。”

欧洲报纸和科学文献在1783、1908以及1916年也记录了这些事件的观测。

Shepherd说道：“历史记录非常一致，一直到几世纪之前，描述都是相似的。”

地球上对明亮之夜的现代观测实际上不存在。即使是类似Shepherd和他的同事这些忠诚的大气光研究者也从没有亲眼看到过真正的明亮之夜。但即使是在人造光的出现之前，明亮之夜也是非常少见和高度地域性的。

Shepherd说道：“明亮之夜消失了。没人看到它，没人谈论它或者记录它，但它仍然是一个有意思的现象。”

大气光异常

Shepherd知道这些历史观测，并能看到风成像干涉仪(WINDII)的大气光数据中反映出的明亮之夜事件——NASA的高空大气研究卫星(1991-2015)曾携带的仪器，但他无法解释这种现象为什么会发生。

他和共同作者、约克大学的副研究员Youngmin Cho搜寻会导致大气光在特定区域会增强到可见程度的机制。

大气光源于高层大气中化学反应放射出的不同颜色光芒。当来自太阳的光线将氧气分子分解为单独的氧原子时，就会产生绿色的光。当氧原子重新结合，他们就会将过多的能量以光子形式放出，形成可见光谱中的绿光，给天空涂上一层绿色色调。

为了找到能导致大气光峰值和引起明亮之夜的因素，研究者搜索了WINDII的两年数据，寻找不寻常的大气光特征，并利用流星和极光的独特特征排除这两者。他们鉴定了11个事件，在这些事件中WINDII检测到了大气光水平的不寻常增大，并且对人眼可见，他们在研究中对其中两个进行了详细的描述。

最后，研究者将这些事件与环绕全球的高层大气中的受天气影响的带状波起落匹配起来。当特定波的峰值重合时，就会在特定区域产生持续数个夜晚的明亮之夜事件。这些事件比一般的大气光明亮4到10倍，可能也是历史上观测到的明亮之夜。

观测明亮之夜

根据数据，研究者估计在一个特定区域，可见的明亮之夜每年只会发生一次，他们的观测将依赖于偏远地区的天空观察者在一个清晰无月亮的夜晚用适应黑暗的双眼进行观察。Shepherd估计大概7%的夜晚有一个明亮之夜会发生在地球上某地，在不同的经度。

如果一名天文学家想经历一次明亮之夜，Shepherd猜想如果持续监测这些波那么可以计算出何时峰值才会重合，从而预测何时会发生。

下一个挑战是通过模型重现观测到的波聚集，考虑大气层中其他波的影响。

论文原文：DOI: 10.1002/2017GL074014

本文译自 phys，由 CliffBao 编辑发布。

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