太空中的傾盆大雨,發現促成「電子雨」新機制

作者 | 發布日期 2022 年 04 月 01 日 18:39 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


帶電粒子會正常堆積在地球周圍磁層中,參與地球極光產生過程。而加州大學洛杉磯分校團隊新研究指出,地球周圍輻射帶內有種電磁波會引發範圍更大的「電子雨」,若未多加注意,可能成為損害衛星或未來太空旅行人體安全的隱形途徑。

地球周圍磁層充滿電子或其他帶電粒子,稱為范艾倫輻射帶(Van Allen radiation belt),當中電子以類似妙妙圈(Slinky)彈簧的形式傳播,北極和南極之間來回反彈,當太陽風或太陽風暴吹來,可能將這些粒子吹進地球大氣層並促成極光產生。

而某些條件下,輻射帶內會產生哨聲波(whistler wave)激發電漿電子並使它們加速,最近加州大學洛杉磯分校團隊結合 ELFIN 衛星與 NASA THEMIS 探測器數據後,從中發現另一種形成更大範圍「電子雨」的新機制便來自哨聲波,這種電磁波會使電子加速並從范艾倫輻射帶(Van Allen radiation belt)掉出,與一般電子雨相比,被哨聲波加速產生的電子雨移動更快、影響範圍也更大。

研究人員 Vassilis Angelopolous 解釋,可以將范艾倫輻射帶想像成充滿電子的「太空水庫」,當水庫滿位時,電子會藉螺旋方式下降以防止溢出;但當水庫沖起大浪,晃動的電子便會溢出邊緣形成「電子雨」。

團隊進一步表明,在地球磁暴期間,此類型輻射將明顯加劇影響地球,對衛星、探測器、太空人元造成隱性危害,但目前太空天氣預測模型尚未納入由哨聲波引起的電子雨,恐因此錯失降低預測準確度。

新論文發表在《自然通訊》(Nature Communications)期刊。

(首圖來源:加州大學洛杉磯分校