NASA Probes揭示了Van Allen Belts不断变化的形状

美国国家航空航天局Van Allen探测器的最新研究表明,Van Allen Belts的形状可以从单个连续带(无槽区域)到较大的内带(外带较小)到内带(大约600英里)地球表面是两个环形电子群中的第一个,称为范艾伦带,或辐射带了解带的形状和大小,它们可以响应来自太阳的入射辐射而收缩和膨胀,对于在太空中保护我们的技术严酷的辐射对卫星的健康不利,因此科学家们希望知道在不同情况下哪些轨道可能受到危害自20世纪50年代以来,当科学家们首次开始形成这些高能粒子环的图像时,对它们的形状的理解基本上保持不变 - 一个小的内带,一个很大空的空间,称为槽区,然后外带,由电子支配,这是两者中更大,更有活力但美国宇航局Van Allen探测器的一项新数据显示,这个故事可能并不那么简单“根据你所看到的电子类型,腰带的形状实际上是完全不同的”

来自洛斯阿拉莫斯国家实验室的Geoff Reeves和新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的新墨西哥财团,2015年12月28日发表在“地球物理研究期刊”上的研究报告的主要作者“不同能级的电子在这些地区的分布不同“而不是辐射带的经典图片 - 小内带,空槽区域和较大的外带 - 这一新的分析表明,形状可以从单个连续带而不是槽区域变化到更大的内带带有较小的外带,完全没有内带许多差异是通过分别考虑不同能量水平的电子来解释的“这就像听一首歌的不同部分, Reeves说:“低音线听起来与人声不同,人声与鼓声不同,等等”研究人员发现内带 - 经典腰带中的较小腰带 - 比外面大得多当观察低能量电子时腰带更大,而当观察更高能量的电子时外带更大在最高能量下,内带结构完全缺失所以,根据所关注的东西,辐射带看起来很像同时不同的结构地磁风暴进一步改变了这些结构当来自太阳的快速移动的磁性物质 - 以高速太阳风流或日冕物质抛射的形式 - 与地球的磁场碰撞时,它们发送它振荡,产生地磁风暴地磁风暴可以暂时增加或减少辐射带中的高能电子数量,尽管带子会回到地震带经过一段时间的正常配置这些风暴驱动的电子增加和减少目前是不可预测的,没有明确的模式显示风暴的类型或强度会产生什么结果在空间物理界有一句谚语:如果你看过一次地磁风暴你已经看到过一次地磁风暴事实证明,这些观测很大程度上是基于几个能级的电子“当我们观察大范围的能量时,我们开始看到风暴动力学中的一些一致性,”里夫斯“不同能级的电子响应在细节上有所不同,但有一些共同的行为例如,我们发现电子在地磁风暴后迅速从槽区域褪色,但槽区域的位置取决于能量电子“通常,外电子带在地磁暴期间向内扩展到内带,用低能电子完全填充槽区s形成一个巨大的辐射带在较低的能量下,槽形成距地球更远的地方,形成一条比外带更大的内带

在更高的能量下,槽形成更接近地球,扭转相对尺寸的双Van Allen探测器卫星扩大我们可以捕获的高能电子数据的范围 除了研究以前研究过的极高能量电子 - 携带数百万电子伏特外,范艾伦探测器还可以捕获仅含有几千电子伏特的低能电子信息

另外,航天器测量辐射带电子能够获得比以前更多的不同能量“以前的仪器一次只能测量五到十个能量水平,”Reeves说道,“但Van Allen探测器测量数百个”测量这些低能量的电子通量已证明过去很难,因为在离地球最近的辐射带区域存在质子这些质子通过粒子探测器射出,产生嘈杂的背景,需要从中挑选出真正的电子测量值但是分辨率更高的Van Allen探测器数据被发现这些低能电子比以前认为的更接近地球的循环“尽管p旋转噪声,范艾伦探测器可以毫不含糊地识别出它所测量的电子的能量,“Reeves精确地观察这样的观测,从数百个能量水平而不是仅仅几个能量水平,将允许科学家创建一个更精确和严格的模型无论是在地磁暴期间还是在相对平静期间,辐射带究竟发生了什么

“你可以随时调整理论的一些参数,使其与两个或三个能级的观测相匹配,”里夫斯说

但是观察数百种能量会限制你可以与观测结果相匹配的理论“出版物:Geoff Reeves等人,”内部区域,外部区域和狭缝区域中keV对MeV电子的能量依赖动力学,“地球物理研究杂志,2015年; DOI:101002 / 2015JA021569来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心Sarah Frazier

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