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专家建模解释第三条范艾伦辐射带

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来源: 作者: 2019-05-16 16:51:50

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当我们试图将手探到更深远的宇宙空间时,地球周边这点事我们是否已能很好的驾驭?显然仍需努力。据9月22日发表在《自然—物理学》杂志上的一篇论文,加州大学洛杉矶分校的空间研究专家报告称,已成功建模并解释了地球周边第三条范艾伦辐射带的行为,其被前所未有极端高能的粒子所充斥,和常规范艾伦辐射带相比,这条辐射带正被非同寻常的物理原理“驱动”着。

范艾伦辐射带由被地球磁场捕获的带电粒子构成,是环绕地球的高能辐射带,常常因太阳风暴和其他空间天气事件而剧烈膨胀,给卫星通讯、GPS定位系统和宇航员的人身安全造成严重威胁。一直晚饭吃不对易得7种病
以来,科学家们都相信我们地球附近只存在两个范艾伦辐射带,但在今年2月,一项新发现推翻了该认知——第三个迄今才观测到的范艾伦辐射带出现在人们眼前,其中还含有致命的高能粒子。

在此次最新研究中,美国加州大学洛杉矶分校等机构的科学家得出结论,第三条范艾伦辐射带中的颗粒为“超相对论性电子”(ultra-relativistic electrons),充斥在地球表面上方约1000至50000公里范围内,其“精力充沛”且非常危险,可以穿透卫星的屏蔽和保护,毁了人类最有价值“智能公交”提升服务水平
的太空设备。

据美国逐日科学转述研究小组成员亚当·凯勒曼的描写,这种高能粒子速度非常接近光速,“活动”时能量是“休息”时的数倍。研究人员截取了一段时间内辐射带的表现,利用提高运动的趣味性
超相对论电子束的原理和空间天气条件地面监测站进行模拟。已出炉的结果显示了这些高能量粒子不同寻常的物理进程,究竟是如何影响辐射带中的电子加速及损失的,同时也解释了这种奇特却长时间存在的环带是如何构成的。该研究结果一个最及时的用处,就是有助于保护卫星免受太空中的有害辐射。

范艾伦辐射带虽然看似有着类似于甜甜圈一样的“无害”形状,仿佛环绕着地球的巨大同心圆。但其实对卫星和航天器均能构成严重威胁,它们就是自然界的“粒子加速器”,与之相比,高能的欧洲大型强子对撞机(LHC)也不能不俯首称臣。加深对它们——尤其是新出现的第三条辐射带的认识,将对研究地球空间气象、太阳变化对地球影响,以及航天事业的安全等具有极其重要的意义。目前在对其研究方面,美国依然走在最前面,此前第三个范艾伦辐射带的发现,就归功于NASA两颗携带了电子质子望远镜的探测卫星。

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