【範艾倫內電子被加速】

明道

【範艾倫內電子被加速】

 

加速電子神童在範艾倫輻射帶

辯論圍繞如何被困在地球的範艾倫輻射帶的超相對論電子加速終於得到了解決。

從NASA的範艾倫探針的任務中的最新數據通過本地波粒子間的相互作用，電子被加速，而不是從帶外的電子徑向輸運。

這項研究明確區分這兩種類型之間的加速度。

知道在哪裡出現加速是必要作出更準確的空間天氣預測，輻射帶的變化可以導致故障或損壞的地球靜止軌道衛星。

範艾倫輻射帶是兩個同心的，油炸圈餅形環是由不同的強度的高能量電子。

皮帶被限制在地球的磁層和延伸，從地球表面約1000到60000公里以上。

雖然發現 美國物理學家詹姆斯·範艾倫 50餘年前，範艾倫輻射帶尚未完全理解。

根據這項新研究的首席研究員， 杰弗裡·里夫斯 在美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室，在20世紀90年代以前的觀測數據並不符合傳統理論的時間，導致研究人員質疑和辯論哪些進程真正控制強度的輻射帶。

反复無常的過程

例如，它被認為所有的太陽風暴愈演愈烈的輻射帶，但 研究 Reeves和其他人在2003年進行顯示，只有一半的風暴愈演愈烈的皮帶。更令人驚訝的是，他們發現，大約有四分之一的風暴耗盡了安全帶，使他們不那麼激烈。

里夫斯說， 範艾倫探測器的使命，2012年8月30日推出，是專為通過皮帶和直線飛行，以發現哪些進程控制安全帶是多麼激烈，以及他們如何改變。

以前的理論表明，兩種可能的機制驅動帶中的電子 - 局部加速或徑向加速度。

在徑向加速度，電子被認為是垂直運送到地球的磁場，從低磁場強度遠從地球到接近地球的磁場強度高的地區。

這將導致被運送的電子的加速度作為磁場強度的增加會加快。

另一方面，本地加速度理論看來，低能量的電子獲得能量 原位，皮帶的心臟從源。

里夫斯告訴 physicsworld.com 當地加速，以前的衛星任務提供了誘人的證據，但總是有局限性。

從本質上講，無論是方的說法可以說服對方當地的加速做了或沒發生，他說。

他接著解釋範艾倫探測器最新觀測的獨特功能，使有三個，包括“正確的工具，涵蓋了廣泛的能量範圍以驚人的靈敏度，赤道軌道，在不同的高度和兩顆衛星，可以穿過皮帶明確解決東西是否正在改變在時間上還是在空間或兩者兼而有之“。

急劇上升

10月9日2012年Reeves和他的團隊觀察到一種快速的能量增加，電子的能量，歷時約12小時的皮帶。

如果加速由於徑向交通，將首先進行測量的影響進一步遠離地球，可以看到向內移動。

相反，他們的測量顯示電子能量的增加，開始在皮帶中間，並逐漸蔓延，抵港及離港，這意味著當地的加速源。

由於太陽能電池的過程，影響地球磁層和皮帶，皮帶的強度的峰值。

本地加速度產生與自然發生的電磁波輻射帶電子的共振相互作用。

如果電子以相同的速度繞磁場的電磁波螺旋波給電子以及定時一系列的推壓，增加電子的速度。

一旦電子被加速本地，他們攤開（漫）抵港及離港，但是當電子向外擴散，他們失去能量。

所以，擴散仍然發生，但它是不是事業的加速，里夫斯說。

電子與這些大型電子伏特的能量，可以很容易地穿透衛星及其電子，導致故障或完全失敗。

衛星預測危害，知道這些超級高能電子來自何方，讓他們的能量是關鍵的一步，Reeves說。

他認為“有萬噸看範艾倫探頭數據”，其中一些將是衛星的設計看起來和一些完全出乎意料的事情更令人興奮的東西。

該研究成果發表在 科學 10.1126/science.1237743。

作者簡介

Tushna糧食 是記者 physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/jul/26/van-allen-electrons-are-accelerated-from-within