NASA的研究結果解決了我們多年來對輻射帶的爭論

NASA的研究結果解決了我們多年來對輻射帶的爭論

環繞地球的是兩個巨大的環——被稱為范·艾倫輻射帶——由高能量的離子和電子組成。各種各樣的過程可以加速這些粒子到相對論的速度，這將危及航天器的不幸，從而進入這些巨大的破壞性輻射帶。科學家們之前已經確定了某些因素，這些因素可能會導致皮帶中的粒子變得高度活躍，但他們不知道是什麼原因主導了這種現象。

現在，美國國家航空航天局(NASA)的范·艾倫(Van Allen)探測器進行了新的研究，並在《地球物理研究快報》(Geophysical research Letters)上發表了關於次風暴(THEMIS)期間事件的時間歷史和宏觀相互作用的研究。罪魁禍首是一個被稱為局部加速度的過程，它是由稱為副歌波的電磁波引起的。以它們特有的上升音調命名，讓人想起鳴叫的鳥兒，副歌的波浪加速了推動它們前進的粒子，就像一隻穩定的手不斷地推動著鞦韆。在范·艾倫執行任務之前，這個過程並沒有被廣泛接受。

建立輻射帶增強的主要原因為預測空間天氣的模型提供了關鍵信息，從而保護了我們的空間技術。

「我們過去的研究,看個人事件,所以我們知道當地加速度是重要的事件,但我認為這是一個意外當地加速度是多麼重要,」亞歷克斯·博伊德說,作者和新墨西哥州財團研究員,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯。「研究結果最終解決了我們多年來對輻射帶的爭論。」

范艾倫帶中粒子被激發的主要原因有兩個:徑向擴散和局部加速。徑向擴散，通常發生在太陽風暴中——來自太陽的大量粒子、能量和磁場，可以改變我們的空間環境——緩慢而反覆地推動粒子靠近地球，在那裡它們從遇到的磁場中獲得能量。許多科學家長期以來一直認為這是主要的，甚至是唯一的激發能量的原因。

然而，范·艾倫探測器在早期的任務中顯示，由粒子與波動的電場和磁場相互作用而產生的局部加速度也可以為粒子提供能量。這項新的研究在近5年的時間裡觀察了近100個事件，結果顯示，這些波粒相互作用在87%的時間裡為地球周圍的粒子提供了能量。

科學家們知道局部加速度在起作用，因為他們觀察到大量的高能粒子在一個地方生長，正如局部加速機制所預測的那樣，而不是像擴散那樣在地球上滑動。

對於一個甚至在五年前都不被認為是強有力的候選人的過程來說，這是一個很大的比例。「輻射擴散對輻射帶肯定很重要，但波粒相互作用比我們意識到的要重要得多，」新墨西哥協會的合著者Geoff Reeves說。

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