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地球可产生等离子体 如"超级护盾"对抗太阳风暴

http://www.kexue.com 2014-03-14 09:32:53 凤凰科技  发表评论


为太阳风暴做准备

  当太阳风暴来临时,地球会产生保护盾保护自己。卫星和基于地面的探测器首次发现了地球发射等离子体卷须状物击退带电的太阳物质爆炸。这项发现证实了一项有关地球磁场环境的理论,它将为我们提供追踪地球防御机制的方式。

  “这改变了我们对太阳系运转方式的理解,”美国科罗拉多州博尔德太空科学研究所的乔-布若维斯基(Joe Borovsky)这样说道。他并未参与这项研究。“面对太阳风暴地球并未按兵不动听之任之,相反,它会迅速做出回击。”

  地球被一层磁场泡沫所包围,名为磁气圈,后者会保护我们不受到太阳风,也就是从太阳流出的持续高能量粒子流的伤害。但有的时候,太阳的磁场线可以与地球的直接相连,这个过程名为磁场重联,这将打开磁气圈的裂缝。带电粒子可以沿着这些磁场线流入地球大气层,导致令人眼花缭乱的极光和地磁暴,它将给地球上的导航系统和电网造成严重的破坏。

  立即屏蔽

  地球上层大气的气体被来自太阳的紫外线电离,产生的等离子体被磁场以环绕地球的甜甜圈形状围困。之前对这个等离子体层的观测显示,这片区域有时候会出现羽状物。理论表明来自太阳的极其强大的电场会在磁场重连时将等离子体剥离等离子体层,引发羽状物的产生。如果羽状物到达地球磁场和太阳磁场的边界,它将创造一个密集物质的缓冲区。这使得磁场线相遇并引发进一步的重连变得更加困难。

  然而,虽然地面上的测量显示了羽状物正在形成,但观测的分辨率并不高以至于我们无法确定这些物质是否已经到达磁场边界。美国马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德宇宙飞行中心的布莱恩-沃尔什(Brian Walsh)和他的同事现在正密切的关注它。2013年1月,地面的GPS传感器描绘了上层大气的电子并观察到增加的电子密度的卷须状物正逐渐远离北极,这暗示着等离子体羽状物正忽然转向太阳。

  地面上的事实

  与此同时,三艘美国宇航局的热辐射成像系统(THEMIS)宇宙飞船——它们主要是用于研究太阳风暴——在这场事件里正穿越磁场边界。宇宙飞船观察到磁场边界的电子数量增加了100倍,它们很可能是羽状物存放于此的。

  “我们能够首次检测等离子体从大气层延伸至地球太阳磁场边界的全部过程。” 沃尔什说道。“等离子体到达了地球太阳磁场边界,并保护我们不受到猛烈撞击地球的太阳风暴的伤害。”

  不是每个太阳系都会产生等离子体羽状物,这意味着基于地面的观测对于理解这个现象非常重要。“利用宇宙飞船进行测量我们需要宇宙飞船位于合适的位置,但地面基站几乎可以持续的测量这些现象。” 沃尔什说道。“我们想知道的是,地球何时决定发动反击保护我们?通过确认这个工具,我们现在终于能够查明真相。”

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