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射线带围绕着地球就像一个由不同能量丰富的颗粒组成的厚环

太空探测器在地球轨道上显示出一种奇怪的现象:超快速电子不是均匀分布,而是一遍又一遍地将自己排列成斑马状图案。美国研究人员现在已经发现了原因 - 实际上这种效应被认为太弱而且微不足道。它对射线带的意外强烈影响不仅改变了我们对地球前院发生的事情的看法。它们还可以为其他太阳系行星周围的相互作用提供有价值的见解。

我们的星球周围环绕着厚厚的快速,高能粒子和钢铁环。该射线带产生于地磁场与太阳风的相互作用。最重要的是,它在内层包含带正电的粒子和较慢的电子,而在另一方面,在外部,特别是高能电子,它几乎以地球周围的光速肆虐。如果遇到未受保护的卫星或其他航天器,它们可能会对敏感电子设备造成严重损坏。除此之外,对射线带进行了深入的研究 - 成效有限,因为该区域的许多现象和特征仍然无法解释。

剥去内圈

其中一种现象:内带在某些时候似乎会获得明显的条纹图案。“在整个内辐射带的低能量的电子排列规律 - 我们称之为人行横道”,从约翰·霍普金斯大学应用物理实验室在劳雷尔和他的同事们解释亚历山大Ukhorskiy。触发这些人行横道的原因目前尚不清楚。研究人员表示,它们是由特别强烈的太阳风暴期间的湍流引起的。然而,来自美国宇航局双胞胎探测器Van Allen Probes的数据驳斥了这一观点:“这些模式在所有轨道都被发现,”研究人员说。“它们在弱太阳风中比在地磁暴期间更经常出现。

研究人员还怀疑可能有罪的一方:地球的自转。因为旋转轴相对于磁轴偏移大约11度,所以围绕地球的电场将定期振动。这被认为太弱而不能影响射线带中的电子。但是Ukhorskiy和他的同事仍怀疑有联系。为了了解更多信息,他们使用计算机模型构建了一个小型束带。它们允许电子在类似于地球的偶极磁场中漂移,然后逐渐改变测试粒子的能量和高度。

场振动引起的共振效应

结果令人震惊:最初均匀分布的电子在一段时间后最终开始形成条纹图案。正如研究人员指出的那样,电子漂移和地球振荡电场之间的共振效应起到了作用。“这种效应导致条纹密度不断增加,”Ukhorskiy及其同事报告说。但就地面射线而言,太阳风暴引起的湍流有时会导致过程中断。研究人员还能够在模型中证明这一点。结果,条带生产总是被重置并且条带永远不会如此密集以至于它们看起来彼此合并。

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