太阳耀斑:2012年8月31日,太阳表面喷射出巨大日珥,向外喷射了粒子以及朝地球行驶的冲击波。这一事件可能是导致第三个辐射带形成的原因之一。
美国科罗拉多大学博尔德分校的丹·贝克(Dan Baker)指出:“这一发现太奇怪了。当时我以为是仪器出了故障。然而当我们发现其它探测器也有相同发现时,我们才得出发现第三个辐射带的结论。”贝克所在的实验室设计和制造了REPT。
新罕布什尔州大学的天体物理学家、高能粒子、组成和热能等离子体设备小组的首席研究员斯宾塞表示这是一个“尤利卡时刻”。“带着惊奇,我们观测到外侧辐射带迅速消失。但这个辐射带并没有完全消失,内缘仍残留着少量泛着银色的高能电子,我们将它称之为‘存储环’。”
“在随后几天外侧电子带开始变形,且位置距离存储环非常远,最后形成一个短暂的三带结构。教科书就在我们眼前被改写。”
危险:范艾伦辐射带对卫星、宇航员和地球上的技术系统构成威胁,进一步加深对辐射带的了解至关重要。
在9月的第三周,距离地球非常远的中部“存储环”开始消失。最后,来自太阳的强烈行星际冲击波彻底湮灭了“存储环”以及外侧带的剩余部分。 科学家指出范艾伦辐射带外侧波动非常剧烈,时不时会出现带电粒子膨胀,具体程度取决于空间天气。在此之前,科学家从未观测过这种动态性的三带结构,甚至理论上都没有考虑过这种结构存在的可能性。
在“存储环”和外侧辐射带消失后几个月,范艾伦辐射区再次变形成为原来的两带结构。“我们对这种现象出现的频率一无所知。这种现象可能发生的非常频繁,只是我们没有合适的仪器观测到它。”贝克教授说道。“这是我们首次利用这样高分辨率的仪器同时观测到辐射带外侧的时空和能量活动。之前对外侧辐射带的观测认为它是个模糊的元素。当我们在发射后第二天打开REPT时,一场强烈的电子加速活动已经在进行当中,我们可以清晰的看到新辐射带以及这个辐射带与外带之间新形成的缝隙。”
美国宇航局发射的两个范艾伦探测器是一模一样的,该项目的主要任务是描绘出辐射带的位置,对种类繁多的能量和粒子进行分类整理,以及追踪穿过辐射区的磁波。这两个探测器沿着椭圆形轨道环绕地球运行,能够在穿过辐射区时从辐射带心脏地带向地球传送观测数据。每个范艾伦探测器搭载了5套仪器,使得科学家能够获取辐射带的细节数据。
由这两个八角形的探测器传回的数据信息有助于研究人员更好的理解空间天气是如何通过与辐射带的相互作用而影响近地现象。对辐射带的形成和数量的了解也有助于科学家完善对太阳风暴如何以及何时对地球带来危害的理解。斯宾塞表示:“我们观测到的现象非常引人注目,它使得我们能够改进和证实辐射带动力学理论,这一理论也将帮助我们预测辐射带的行为。这对于了解空间天气非常重要,它能够提高在危险太空区域活动的宇航员和宇宙飞船的安全性。” 科学家的这项发现被发表在2月28日《科学》杂志上。 |
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