NASA的研究结果解决了我们多年来对辐射带的争论

NASA的研究结果解决了我们多年来对辐射带的争论

环绕地球的是两个巨大的环——被称为范·艾伦辐射带——由高能量的离子和电子组成。各种各样的过程可以加速这些粒子到相对论的速度，这将危及航天器的不幸，从而进入这些巨大的破坏性辐射带。科学家们之前已经确定了某些因素，这些因素可能会导致皮带中的粒子变得高度活跃，但他们不知道是什么原因主导了这种现象。

现在，美国国家航空航天局(NASA)的范·艾伦(Van Allen)探测器进行了新的研究，并在《地球物理研究快报》(Geophysical research Letters)上发表了关于次风暴(THEMIS)期间事件的时间历史和宏观相互作用的研究。罪魁祸首是一个被称为局部加速度的过程，它是由称为副歌波的电磁波引起的。以它们特有的上升音调命名，让人想起鸣叫的鸟儿，副歌的波浪加速了推动它们前进的粒子，就像一只稳定的手不断地推动着秋千。在范·艾伦执行任务之前，这个过程并没有被广泛接受。

建立辐射带增强的主要原因为预测空间天气的模型提供了关键信息，从而保护了我们的空间技术。

“我们过去的研究,看个人事件,所以我们知道当地加速度是重要的事件,但我认为这是一个意外当地加速度是多么重要,”亚历克斯·博伊德说,作者和新墨西哥州财团研究员,新墨西哥州洛斯▪阿拉莫斯。“研究结果最终解决了我们多年来对辐射带的争论。”

范艾伦带中粒子被激发的主要原因有两个:径向扩散和局部加速。径向扩散，通常发生在太阳风暴中——来自太阳的大量粒子、能量和磁场，可以改变我们的空间环境——缓慢而反复地推动粒子靠近地球，在那里它们从遇到的磁场中获得能量。许多科学家长期以来一直认为这是主要的，甚至是唯一的激发能量的原因。

然而，范·艾伦探测器在早期的任务中显示，由粒子与波动的电场和磁场相互作用而产生的局部加速度也可以为粒子提供能量。这项新的研究在近5年的时间里观察了近100个事件，结果显示，这些波粒相互作用在87%的时间里为地球周围的粒子提供了能量。

科学家们知道局部加速度在起作用，因为他们观察到大量的高能粒子在一个地方生长，正如局部加速机制所预测的那样，而不是像扩散那样在地球上滑动。

对于一个甚至在五年前都不被认为是强有力的候选人的过程来说，这是一个很大的比例。“辐射扩散对辐射带肯定很重要，但波粒相互作用比我们意识到的要重要得多，”新墨西哥协会的合著者Geoff Reeves说。