當您抬頭仰望萬里無雲的天空時,一定覺得很空曠,白天除了蔚藍色的天空,其他什麼也看不見,夜晚除了星星和月亮,再也沒有其他的任何東西了,但事實上並非如此,探測器在地球附近發現了一些肉眼看不見的物質,以接近光速的速度在飛行。
肉眼卻無法看到,這對我們來說非常可惜,它們究竟是什麼呢?我就不再賣關子了,它們就是來自太陽風中的高速電子,來到地球附近後,速度突然變得接近光速,比普通電子速度要快得多。
最近,德國地球科學中心的空間物理學家Hayley Allison發現了一種匪夷所思的自然現象,在太陽風暴期間,地球附近有時候會出現一些接近光速的電子,能量極高。
讓研究人員無法理解的是,並不是每一次太陽風暴的到來,地球附近都會出現接近光速的電子,只有當範艾倫輻射帶輻射帶中的等離子體已經消耗一空的時候,太陽風暴中的電子才能達到接近光速的速度。
什麼是範艾倫輻射帶,我們來了解一下,範艾倫輻射帶是地球磁場捕獲太陽風中帶電粒子的區域,而接近光速的電子就飛行在這片區域中。
範艾倫輻射帶分為兩層,它們就像是兩個同心的“甜甜圈”,甜甜圈的中心就是我們的地球,內層從距離地面640到9600公里,外層從距離地面13500到58000公里。
不要怕,高速電子對我們的日常生活不會造成任何影響,因為還沒有達到地面就已經消失了,最多就是在夜空中增加一道亮麗的奇觀,千變萬化的北極光。但是高速電子會影響到軌道衛星,因為大多數衛星都放置在海拔2000公里的軌道上。
由於電子速度極高,即使大多數軌道衛星擁有最好的輻射防護層,但接近光速的電子能輕鬆穿透航天器,其電荷也會破壞軌道衛星內敏感的電子裝置,嚴重的時候讓衛星失控,這就是人類研究範艾倫輻射帶的意義所在。
為了研究範艾倫輻射帶中的超速電子,2012年8月30日,美國NASA發射了範艾倫探測器,探測器多次記錄了太陽風暴,太陽風和輻射使地球磁層受到震動,地球電場和磁場的波動,會對電子起到加速作用,就像衝浪者使用水波來加速一樣。
研究結果表明:電子可以在地球磁場波動中吸收大量能量,增加飛行速度,因此只要範艾倫輻射帶中等離子環境的條件達到,那麼電子就可以迅速地區域性加速到接近光速的速度。