超快“电子雨”正从地球磁层倾泻而出，科学家找出了原因

由于地球磁屏蔽中新发现的现象，明天的天气可能会多云，并有可能出现电子雨。

上图：图中显示的是围绕地球旋转的环形范艾伦辐射带，电子在辐射带中盘旋。

这种现象被描述为出人意料的超快“电子沉降”，当电磁能量波脉冲穿过地球的磁层时，就会发生这种现象。磁层是由地球核心搅动产生的磁场，它围绕着我们的星球并保护它免受致命的太阳辐射。 然而，这些电子从磁层溢出，直落向地球。

根据近日发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的研究，电子暴雨更可能发生在太阳风暴期间，它们可能会促成北极光。 然而，研究人员补充说，电子雨也可能会以空间辐射模型目前无法解释的方式，对宇航员和航天器构成威胁。

该研究的合著者、加州大学洛杉矶分校（UCLA）空间物理学教授瓦西里斯·安杰洛波洛斯表示：“尽管人们普遍认为太空与我们的高层大气是分开的，但两者之间却有着不可分割的联系。了解它们之间的联系可以使经过该地区的卫星和宇航员受益。”

几十年来，科学家们已经知道，高能粒子周期性地以少量的形式降落在我们的星球上。这些粒子起源于太阳，在太阳风的支持下穿过9300万英里（1.5亿公里）的间隙到达地球。

我们星球的磁层，将许多这样的粒子困在被称为“范艾伦带”的两个巨大的、甜甜圈形状的辐射带中。偶尔，在这些带内产生的波会导致电子加速并坠入地球大气层。

而这项新的研究表明，电子暴雨发生的频率远比之前的研究认为的要高。

在他们的新研究中，该研究的作者利用两颗卫星的数据分析了范艾伦带中的电子簇射：电子损失与场调查（ELFIN）航天器，这是一颗面包大小的卫星，在地球大气层的低空轨道上运行；以及亚暴期间事件和大尺度相互作用的时间历史（THEMIS）航天器，它在范艾伦带以外的轨道上绕地球运行。

通过从上方和下方监测范艾伦带中的电子通量，该团队能够非常详细地探测到电子雨事件。THEMIS的数据显示，这些电子倾泻是由哨声波引起的 —— 哨声波是一种低频无线电波，起源于闪电，然后激增穿过地球的磁层。

研究人员发现，这些高能波可以加速范艾伦带中的电子，使它们溢出，并像雨一样落在低层大气中。

此外，ELFIN卫星数据显示，这些电子雨发生的频率远比之前的研究所知的要高，而且在太阳风暴期间，它们会变得特别普遍。

根据研究人员的说法，目前的空间天气模型解释了进入地球大气的电子雨的一些来源（例如，太阳风的影响），然而，它们没有考虑到哨声波引发的电子阵雨。

高能带电粒子会损坏卫星，并对行进途中的宇航员构成危险。这项新研究的作者说，通过进一步了解电子雨的来源，科学家可以更新他们的模型，以更好地保护在地球上空生活的人和机器。

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