新发现的"镜面反射啸叫波"改变了我们对地球磁层的认识

阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究人员维卡斯-桑沃卡尔（Vikas Sonwalkar）和阿曼尼-雷迪（Amani Reddy）发现了一种新型电磁波--"镜面反射啸叫波"，它能有效地将闪电能量从地球表面传输到磁层，从而加深人们对空间天气对辐射带影响的理解。

阿拉斯加费尔班克斯大学的两位科学家发现了一种新型"啸叫"，这种电磁波能将大量闪电能量传递到地球磁层。这项研究发表在《科学进展》（Science Advances）上。

名誉教授 Vikas Sonwalkar 和助理教授 Amani Reddy 发现了这种新型波。这种波将从低纬度进入电离层的闪电能量带到磁层。能量被电离层的下边界向上反射，下边界位于对半球约 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，由地球磁场固定。

"我们这个社会依赖于太空技术，"Sonwalkar 说。"现代通信和导航系统、卫星以及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。更好地了解辐射带以及影响辐射带的各种电磁波，包括源自陆地闪电的电磁波，对于人类在太空中的行动至关重要。"

这幅图显示了地球辐射带的剖面模型，两颗范艾伦探测器卫星在辐射带中飞行。图片来源：美国国家航空航天局插图

进入高纬度电离层的闪电能量会以一种不同的啸叫声到达磁层，这种啸叫声被称为磁层反射啸叫声，它会在磁层内经过一次或多次反射。

电离层是地球高层大气的一层，其特点是离子和自由电子高度集中。电离层在太阳辐射和宇宙射线的作用下发生电离，具有导电性，对无线电通信至关重要，因为它能反射和改变无线电波。

地球磁层是由地球磁场形成的环绕地球的空间区域。它提供了一个保护屏障，防止大部分太阳风粒子进入大气层，危害生命和通信技术。

Sonwalkar 和 Reddy 的研究表明，两种类型的啸叫--镜面反射啸叫器和磁层反射啸叫在磁层中同时存在。

在研究中，作者使用了美国国家航空航天局范艾伦探测器提供的等离子体波数据（该探测器于 2012 年发射，运行至 2019 年），以及全球闪电探测网络提供的闪电数据。

他们建立了一个波传播模型，该模型在考虑镜面反射啸叫声时，显示到达磁层的闪电能量增加了一倍。

对来自范艾伦探测器的等离子体波数据的审查表明，镜面反射啸叫声是一种常见的磁层现象。大部分闪电发生在低纬度地区，即容易形成雷暴的热带和亚热带地区。

Sonwalkar说："这意味着，相对于磁层反射啸风所携带的能量，镜面反射啸风可能会将更多的闪电能量带到磁层。"

自二十世纪五十年代以来，科学界一直在研究闪电产生的啸声波对辐射带物理学的影响及其在磁层等离子体遥感中的应用。

编译自/ScitechDaily