揭開環繞地球粒子颶風之謎：加速度驚人！

藝術概念圖，展示了1958年首次發現的范艾倫輻射帶。自發現以來，天文學家便一直在研究高速粒子如何進入輻射帶。美國的兩顆探測器發現輻射帶內的電場剝離原子的電子并對其進行加速

　　2012年，美國宇航局發生了兩顆范艾倫輻射帶，從不同角度同時對范艾倫輻射帶進行研究。在一次太陽風暴吹走輻射帶內的絕大多數電子之后，兩顆探測器發現電子數量在12小時內暴增了1000倍。科學家認為這證明電子一定來自于輻射帶內，而不是隨著時間推移逐漸增多

　　北京時間2013年8月7日消息，據國外媒體報道，在對太空中的帶電粒子進行觀測時，科學家發現了環繞地球的“粒子颶風”。這些高能帶電粒子是所謂的范艾倫輻射帶的一部分。范艾倫輻射帶由地球磁場俘獲的帶電粒子構成，形成兩個環繞地球的同心環。

　　自1958年首次發現范艾倫輻射帶以來，天文學家一直在追蹤粒子的這種超級加速度的源頭。由于高能粒子的驚人加速度，如果衛星要在輻射帶內逗留很長時間，就不得不安裝防護盾以保護敏感組件。美國宇航局的兩顆太空探測器獲取的數據顯示，這些粒子可能因局部加速效應增加動力，整個過程與地球溫暖海水蒸發驅動颶風類似。

　　這一理論可以解釋范艾倫輻射帶為何會改變形狀，因為粒子數量在不同條件下增多或者減少。太空學家認為這是一項非常重要的發現，原因就在于可用于解釋環繞土星和木星以及類日恒星的高能輻射帶。環繞地球的輻射帶是美國愛荷華州大學科學家詹姆斯-范艾倫1958年發現的。當時，他參加了美國的第一項太空任務。

　　一些研究人員認為這些輻射環內的電子來自于地球磁氣圈。磁氣圈是環繞地球的一個太空區域，里面的帶電粒子受到地球磁場的束縛。在靠近地球過程中，由于受到的磁場強度增大，這些粒子以更大速度移動并進入一個環繞軌道。這種加速過程需要幾周時間并且只出現在逐漸變化和增長的輻射帶。

　　上世紀90年代，衛星發現了范艾倫輻射帶的能量和形狀以比最初估計更快的速度發生改變。這一發現孕育出有一種理論，即帶電粒子并非來自于地球磁氣圈，而是輻射帶內電場剝離附近原子的電子并對其進行加速的結果。

　　2012年8月，宇航局發射了兩顆范艾倫探測器，從不同角度同時對范艾倫輻射帶進行研究。在一次太陽風暴吹走輻射帶內的絕大多數電子之后，兩顆探測器發現電子數量在12小時內暴增了1000倍。科學家認為這證明電子一定來自于輻射帶內，而不是隨著時間推移逐漸增多。

　　研究論文合著者、美國新罕布什爾州大學的哈蘭-斯賓塞在接受《自然》雜志采訪時指出：“我們已能夠區分粒子不同的加速方式。這個輻射帶是進入太空時代的第一項發現。范艾倫探測器能夠觀測到這一過程的心臟令人感到非常興奮。”德克薩斯州西南研究所的物理學家大衛-麥克科瑪斯指出：“如果局部加速的高能粒子出現在范艾倫輻射帶的心臟地帶，土星和木星周圍更劇烈的輻射帶可能也是這種情況，甚至就連太陽系外磁星周圍的行星也是如此。”