风暴是其中最严重的,, 和我们的世界必须发生的事件——但其影响不仅仅针对地球表面。
根据新的研究,闪电风暴可以将高能“杀手”电子从地球的辐射带中剥离出来,并将它们抛向各个方向。这是地球气象学和我们周围太空“天气”之间的新联系,它可能有助于我们更好地保护我们的太空设备和我们送入轨道的人类。
“这些粒子是可怕的粒子,或者有些人称之为‘杀手电子’,”航空航天工程师 Max Feinland 说科罗拉多大学博尔德分校。 “它们可以穿透卫星上的金属,击中电路板,如果击中太空中的人,可能会致癌。”
这范艾伦辐射带像一个巨大的甜甜圈一样围绕着我们的星球,是地球磁场的产物,它捕获了不断从太阳吹出的风中的带电粒子。内带延伸自640至9,600公里(400 至 6,000 英里)海拔,外带海拔约 13,500 至 58,000 公里。
这个陷阱对我们的星球有好处;它可以保护我们免受太阳风和带电粒子的冲击,否则我们会受到撞击。但粒子可以而且确实如此逃脱。所谓的“杀手”电子是那些能量如此之大以至于它们以接近光速或相对论速度移动的物体。
因为它们拥有如此多的能量,屏蔽无法将它们拒之门外;它们可以穿透卫星(并且有一个如今它们中的许多都在近地轨道上),携带有可能损坏内部电子设备的电荷并缩短技术的寿命。不受控制的杀手电子也不利于人类健康,可能会让宇航员暴露在危险电子的环境中。危险剂量的宇宙辐射。
值得注意的是我们利用高速电子来治疗癌症, 也。然而,总的来说,这些活泼的粒子并不适合在其路径上与人类有关的任何事物。
有一些过程可以将电子从更稳定的能级加速,由产生的这在太阳活动周期的高峰期非常频繁。
研究人员通过分析卫星数据发现了与闪电的联系,卫星数据似乎显示高能电子团穿过内辐射带。这是一个惊喜:传统上,内辐射带被认为相当稳定且无聊。
但当 Feinland 对档案记录进行更仔细的研究时,他发现 1996 年至 2006 年间发生了 45 次高能电子浪涌。其中一些浪涌可能与地球大气层中的雷击有关,发生在记录闪电后不到一秒的时间内。
众所周知,闪电会产生电磁波,称为口哨波,发生在频谱的低频无线电范围内。先前的研究研究表明,哨声波穿过辐射带不稳定的等离子体,会导致电子相互碰撞,低能电子在链式反应中将能量转移给高能电子,最终产生相对论杀手电子。
研究人员认为,他们的观察反映了类似的机制,哨声波产生杀手电子的浪涌,这些电子在消退之前在两极之间反弹。
目前还不清楚它发生的频率,以及触发它需要什么特定条件。太阳活动可能发挥了作用,之前的研究表明也是产生相对论性电子的重要因素。需要做更多的工作才能弄清楚闪电引起的杀手电子中起作用的不同因素。
未来的观察和分析将帮助我们更好地理解波粒相互作用的本质。
与此同时,研究结果表明,当外面暴风雨袭来时,宇航员可能希望安全地呆在室内。你不想陷入电子雨之中。
该研究发表于自然通讯。