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范艾伦辐射带含隐形防护罩 阻挡高速电子杀手

发布时间:2019-06-16 04:27 来源:未知 编辑:admin

  凤凰科技讯 北京时间11月28日消息,据科学日报报道,美国科罗拉多大学博尔德分校的研究小组发现地球上方7200英里高空存在一个可以阻挡所谓的“电子杀手”的隐形防护物。这些电子杀

  凤凰科技讯 北京时间11月28日消息,据科学日报报道,美国科罗拉多大学博尔德分校的研究小组发现地球上方7200英里高空存在一个可以阻挡所谓的“电子杀手”的隐形防护物。这些电子杀手以接近光速的高速击打着地球,给宇航员造成威胁,导致卫星瘫痪甚至在太阳风暴密集时期降低空间系统的性能。

  这一阻挡粒子运动的屏障被发现于范艾伦辐射带,后者是充满高能电子和质子的两个甜甜圈形状的辐射带,科罗拉多大学博尔德分校大气和空间物理实验室(LASP)的主任、杰出教授丹尼尔贝克(Daniel Baker)这样说道。受到地球磁场的吸引,范艾伦辐射带会因来自太阳的能量干扰而周期性的收缩和膨胀。

  作为太空历史里的第一项重大发现,范艾伦辐射带于1958年被美国爱荷华大学的詹姆斯范艾伦(James Van Allen)教授和他的研究小组首次发现,它包含了延伸至地球表面上方25000英里高空的内外两层辐射带。2013年,贝克带领一支科研小组利用2012年美国宇航局发射的双胞胎范艾伦探测器发现了介于内层辐射带和外层辐射带之间的第三层、短暂的“存储层”,后者似乎会在空间天气密集期产生和消失。

  而最新的谜题与7200英里高空内辐射带和外辐射带之间“极度急剧的”边界有关,后者似乎阻止了超高速电子进入防护盾并朝地球大气层深处移动的运动。“这些超高速电子似乎撞到了太空里的一面玻璃墙,”研究首席作者贝克说道。“就像电影星际迷航里力场创造的用于抵抗外星人武器的盾牌一样,我们发现了一个隐形防护物正阻挡这些高速电子。这真是一个令人困惑不解的现象。”这项研究被发表在11月27日的期刊《自然》上。

  研究小组最初认为这些以100000英里每秒环绕地球的高速带电的电子将会缓慢的朝上层大气层移动,并逐渐被空气分子的相互作用所驱散。然而双胞胎范艾伦带宇宙飞船所观察到的无法穿透的屏障在高速电子朝地球大气层移动前就已经阻止了它们,贝克解释道。

  研究小组调查了一系列可能创造并维持这一防护物的情景,他们非常好奇这是否与地球磁场线有关,后者将围困并控制质子和电子,导致它们在地球两极之间弹跳,就像穿在细线上的珠子。他们还调查了地球上人类使用的发射器产生的无线电信号是否可能导致带电电子在防护物处散开,从而阻止了电子的运动。然而,这两种假设都没有科学依据,贝克解释道。

  “自然憎恨梯度,因此总会找到消除梯度的方法,因此我们可以设想某些电子朝内移动,而某些朝外移动。然而,这些缓慢渐进的过程却在高空创造了这样急剧持久的边界,背后的原因目前仍不清楚。”

  另一个可能的情景便是,位于地球上空600英里高处、延伸上千英里至范艾伦辐射带外层的巨大带电气体云等离子体层在边界层里以低频率的电磁波形式将电子分散开来,这些电磁波创造了等离子体嘶嘶声,贝克解释道。当在扬声器上播放时,这些嘶嘶声听上去就像白噪声。

  虽然贝克表示等离子体嘶嘶声可能在这令人困惑不解的太空屏障中起着一定的作用,但他相信事情远不止这么简单。“我认为关键在于继续细节观察这片区域,利用范艾伦探测器上强大的设备我们是可以实现这一点的。如果太阳真的以日冕物质抛射(coronal mass ejection,简称CME)形式撞击地球的磁气圈,我怀疑有一部分可能会短暂渗透至防护物内部。”贝克表示。“这就像用新的视角,借助一套新的仪器设备看待这一现象,这些都会为我们提供很多有关这个坚硬边界的细节。”研究合作作者、美国麻省理工学院海斯塔克天文台副主任约翰福斯特(

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