閃電可以使“殺手電子”以接近光速飛入太空

閃電風(fēng)暴是其中最嚴(yán)重的一些壯觀,野生和戲劇性的事件——但其影響不僅僅針對(duì)地球表面。

根據(jù)新的研究，雷暴可以將高能“殺手”電子從行星的輻射帶中扯出，并將它們拋向各個(gè)方向。這是地球氣象與我們周圍太空中的“天氣”之間的新聯(lián)系，它可能有助于我們更好地保護(hù)我們的太空設(shè)備和我們送入軌道的人類。

“這些粒子是可怕的粒子，或者有些人所說的'殺手電子'，”航空航天工程師 Max Feinland 說科羅拉多大學(xué)博爾德分校?！八鼈兛梢源┩感l(wèi)星上的金屬，撞擊電路板，如果它們?cè)谔罩袚糁腥?，可能?huì)致癌?！?/p>

這范艾倫輻射帶像一個(gè)巨大的甜甜圈一樣環(huán)繞著我們星球的生物是地球磁場(chǎng)的產(chǎn)物，它捕獲了不斷吹出太陽(yáng)的風(fēng)中的帶電粒子。內(nèi)帶從640 至 9,600 公里（400 到 6,000 英里）的高度，外帶大約從 13,500 到 58,000 公里。

這個(gè)陷阱對(duì)我們的星球有好處;它保護(hù)我們免受太陽(yáng)風(fēng)和帶電粒子的沖擊，否則我們會(huì)受到撞擊。但粒子可以，而且確實(shí)如此，逃.所謂“殺手”電子是那些具有如此大能量以至于它們以接近光速或相對(duì)論速度移動(dòng)的行星。

因?yàn)樗鼈冇腥绱硕嗟哪芰?，屏蔽無法將它們拒之門外;它們可以穿透衛(wèi)星（并且有如今，它們中的很多都在近地軌道上），攜帶的電荷可能會(huì)損壞內(nèi)部的電子設(shè)備以及縮短技術(shù)的使用壽命.不受控制的殺傷電子對(duì)人類健康也不好，可能會(huì)使宇航員暴露在危險(xiǎn)劑量的宇宙輻射.

值得注意的是我們利用高速電子治療癌癥太。然而，一般來說，這些活潑的粒子并不適合拍攝任何與它們路徑上的人類相關(guān)的事物。

有一些過程可以從更穩(wěn)定的能級(jí)加速電子，包括太陽(yáng)風(fēng)暴由耀斑和冠狀物質(zhì)噴射在太陽(yáng)活動(dòng)周期的高峰期如此頻繁。

研究人員通過分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了與閃電的聯(lián)系，這些數(shù)據(jù)似乎顯示高能電子團(tuán)塊穿過內(nèi)部輻射帶。這真是令人驚訝：傳統(tǒng)上，內(nèi)部輻射帶被認(rèn)為相當(dāng)穩(wěn)定和無聊。

但是，當(dāng) Feinland 對(duì)檔案記錄進(jìn)行更仔細(xì)的研究時(shí)，他在 1996 年至 2006 年間發(fā)現(xiàn)了 45 次高能電子浪涌。其中一些浪涌可能與地球大氣層中的雷擊有關(guān)，雷擊發(fā)生在閃電記錄到后不到一秒。

已知閃電會(huì)產(chǎn)生電磁波，稱為惠斯勒波浪，它們發(fā)生在頻譜的低頻無線電范圍內(nèi)。以前的研究表明，惠斯勒波在輻射帶不穩(wěn)定的等離子體中蕩漾，會(huì)導(dǎo)致電子推擠在一起，低能電子在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中將能量轉(zhuǎn)移到高能電子，最終產(chǎn)生相對(duì)論殺手電子。

研究人員認(rèn)為，他們的觀察反映了類似的機(jī)制，惠斯勒波在殺手電子中產(chǎn)生浪涌，這些電子在兩極之間反彈，然后消退。

目前尚不清楚它發(fā)生的頻率，以及觸發(fā)它需要哪些特定條件。太陽(yáng)活動(dòng)可能起了作用，以前的研究表明等離子體密度和波活動(dòng)也是產(chǎn)生相對(duì)論電子的重要因素。要弄清楚雷電感應(yīng)殺手電子的不同因素，還需要做更多的工作。

未來的觀測(cè)和分析將有助于我們更好地了解波粒相互作用的性質(zhì)。

與此同時(shí)，研究結(jié)果表明，宇航員可能希望在外面暴風(fēng)雨時(shí)安全地呆在室內(nèi)。你可不想被電子雨困住。

該研究已發(fā)表在自然通訊.

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