科学家发现影响地球辐射带的现象

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阿拉斯加大学费尔班克斯分校的两名科学家发现了一种新型的“口哨”，它是一种能够携带大量闪电能量到达地球磁层的电磁波。
该项研究今天发表在《科学进展》上。
名誉教授 Vikas Sonwalkar 和助理教授 Amani Reddy 发现了这种新型波。这种波携带闪电能量，进入低纬度的电离层，到达磁层。能量被电离层下边界向上反射，该边界位于对面半球约 55 英里的高度。
作者写道，以前人们认为，进入低纬度电离层的闪电能量仍被困在电离层中，因此无法到达辐射带。辐射带是环绕地球的两层带电粒子，受地球磁场控制。
“我们整个社会都依赖于太空技术，”桑瓦尔卡尔说。“现代通信和导航系统、卫星和载有宇航员的航天器都会遇到辐射带的有害高能粒子，这些粒子会损坏电子设备并导致癌症。”
他说：“更好地了解辐射带和影响辐射带的各种电磁波（包括源自地面闪电的电磁波），对于人类在太空中的活动至关重要。”
Sonwalkar 和 Reddy 发现的是一种哨声波，他们称之为“镜面反射哨声”。当通过扬声器播放时，哨声会产生哨声。
进入高纬度电离层的闪电能量会以另一种类型的哨声（称为磁层反射哨声）的形式到达磁层，这种哨声会在磁层内发生一次或多次反射。
电离层是地球上层大气的一层，其特点是离子和自由电子浓度高。它被太阳辐射和宇宙射线电离，具有导电性，对无线电通信至关重要，因为它可以反射和改变无线电波。
地球磁层是环绕地球的一片空间区域，由地球磁场形成。它提供了一道保护屏障，防止大部分太阳风粒子进入大气层，从而防止其危害生命和技术。
Sonwalkar 和 Reddy 的研究表明，两种类型的哨声——镜面反射哨声和磁层反射哨声——在磁层中共存。
在他们的研究中，作者使用了美国宇航局范艾伦探测器的等离子波数据，该探测器于 2012 年发射并运行至 2019 年，以及世界范围的雷电探测网络的雷电数据。
他们开发了一种波传播模型，当考虑镜面反射的哨声时，该模型显示到达磁层的闪电能量增加了一倍。
对范艾伦探测器的等离子体波数据的审查表明，镜面反射哨声是一种常见的磁层现象。
大多数闪电发生在低纬度地区，这些地区是容易发生雷暴的热带和亚热带地区。
桑沃卡说：“这意味着，与磁层反射的哨声相比，镜面反射的哨声可能携带了更大一部分闪电能量到磁层。”
自 20 世纪 50 年代以来，人们就开始研究雷电产生的哨声波对辐射带物理的影响及其在磁层等离子体遥感中的应用。
Sonwalkar 和 Reddy 均就职于阿拉巴马大学工程与矿业学院电气与计算机工程系。Reddy 还隶属于阿拉巴马大学地球物理研究所。
Sonwalkar 和 Reddy 的研究得到了美国国家科学基金会和 NASA EPSCoR（旨在刺激竞争性研究的既定计划）的资助。