太空探索：科學家解釋了太空中不尋常輻射環的形成！
自1958年發現範艾倫輻射帶以來，太空科學家認為這些環繞地球的帶由兩個環形高電荷粒子環組成 - 一個高能電子和高能正離子的內環和一個外環。高能電子。
今年2月，一個科學家小組報告了一個令人驚訝的發現，一個以前未知的第三個輻射環 - 一個狹窄的環在2012年9月內外環之間短暫出現並持續了一個月。
在新的研究中，加州大學洛杉磯分校的太空科學家成功地模擬並解釋了這個第三環的前所未有的行為，表明構成這個環的超高能粒子，被稱為超相對論電子，是由與通常觀察到的Van Allen截然不同的物理驅動的。輻射帶顆粒。皮帶佔據的區域 - 距離地球表面約1000至50,000公里 - 充滿了電子，因此能量很接近光速。
加州大學洛杉磯分校地球與空間科學系的研究地球物理學家Yuri Shprits說：“過去，科學家認為地球周圍輻射帶中的所有電子都遵循相同的物理學。”“我們現在發現輻射帶由不同的物質過程驅動的不同種群組成。”
Shprits是俄羅斯Skolkovo科學技術研究所的副教授，這是由麻省理工學院聯合組建的一所新大學，該研究於9月22日在“ 自然物理學 ”雜誌上發表。
範艾倫帶對衛星和航天器構成嚴重威脅，其中包括從輕微異常到關鍵衛星完全失效的危險。Shprits說，更好地瞭解太空輻射有助於保護人員和設備。
超級相對論電子 - 構成第三個環並存在於外帶和內帶 - 特別危險，可以穿透太空中受保護最多，最有價值的衛星的屏蔽，Shprits和Adam Kellerman指出，工作人員Shprits集團的研究員。
“他們的速度非常接近光速，他們的運動能量比他們靜止時的質量能量大幾倍，”凱勒曼說。“超相對論電子的行為與低能量電子的行為之間的區別是這項研究的關鍵。” Shprits和他的團隊發現，2012年9月1日，由通常不會影響高能電子的離子產生的等離子體波“將外帶中的超相對論電子甩出，幾乎一直延伸到外帶的內緣。” 只有一小群超相對論電子在這場風暴中倖存下來。這個殘餘形成了第三個環。
暴風雨過後，地球周圍的冷等離子氣泡膨脹，以保護窄環中的顆粒免受離子波的影響，使環能夠持續存在。Shprits的小組還發現，被認為在加速和失去輻射帶電子方面占主導地位的極低頻電磁脈動並不影響超相對論電子。
範艾倫輻射帶“不再被認為是一個一致的電子質量。它們根據能量表現出來，並以各種方式對太空中的干擾做出反應，”Shprits說，他去年7月被授予一等的榮譽。科學家和工程師的早期職業獎。
“當他們靠近赤道平面時，超相對論粒子的運動速度非常快，並且不能以正確的頻率運動，”由美國宇航局傑克艾迪獎學金資助的加州大學洛杉磯分校的博士後學者Ksenia Orlova說道。“這是這些波加速和散射到大氣中的超相對論電子效率較低的主要原因。”
“這項研究表明，在不同時間尺度上變化的空間中存在完全不同的粒子群，由不同的物理學驅動，並顯示出截然不同的空間結構，”Shprits說。
該團隊使用2012年8月底至2012年10月初期間的地球輻射帶模型進行了模擬。使用超相對論電子物理學和地面站監測的空間天氣條件進行模擬，與NASA的觀測結果相匹配。 Van Allen Probes的使命非常出色，證實了球隊關於新環的理論。
“我們的模型和觀察結果之間存在顯著的一致性，包括各種各樣的能量，”Shprits的前研究生和當前的加州大學洛杉磯分校工作人員研究助理Dmitriy Subbotin說。
“我相信，通過這項研究，我們發現了冰山一角，”Shprits說。“我們仍然需要完全理解這些電子是如何加速的，它們起源的地方以及不同風暴帶的動力學是如何不同的。”
地球的輻射帶於1958年由探險家I發現，這是第一顆前往太空的美國衛星。
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