由欧洲航天局拍摄
与地球附近磁场扰动有关的突发性大流量
信贷:欧洲航天局 生活在泡泡里的概念通常与负面含义联系在一起，但地球上的所有生命都依赖于我们磁场创造的安全泡泡
了解磁场是如何产生的，它如何保护我们，以及它有时如何让位于太阳风中的带电粒子，这不仅是一个科学问题，也是一个安全问题
利用欧空局“集群”和“蜂群”任务的信息以及地面测量，科学家们首次能够证实，奇怪命名的突发性大流量与地球表面附近磁场的突然变化直接相关，这种变化会对管道和电线造成损害
磁层是太空中的一个泪滴状区域，白天从距离地球约65，000公里处开始，夜晚延伸至6，000，000公里以上
它是通过地球磁场和来自太阳的超音速风之间的相互作用形成的
这些相互作用是极其动态的，包括复杂的磁场结构和电流系统
某些被称为空间天气的太阳条件会通过在系统周围驱动高能粒子和电流来破坏磁层，有时会破坏天基硬件、地基通信网络和电力系统
在环绕地球的椭圆轨道上，高达100
000公里之外，欧空局独特的四航天器集群任务自2000年以来一直在揭示我们磁环境的秘密
值得注意的是，这次任务仍然非常健康，并且仍然能够在太阳物理学领域有新的发现——这是一门研究太阳和太阳系中的天体之间关系的科学，在这里指的是地球
该集群任务由四颗以四面体形式飞行的卫星组成，收集了迄今为止最详细的数据，涉及近地天体r-地球空间的小规模变化以及太阳风带电粒子和地球磁层之间的相互作用
信用:欧空局-CC BY-SA 3
0 IGO 欧空局的三颗Swarm卫星于2013年发射，它们的轨道离地球更近，主要用于了解我们的磁场是如何通过精确测量来自地核、地幔、地壳和海洋以及电离层和磁层的磁信号而产生的
然而，Swarm也带来了对太空天气的新见解
这两项任务互为补充，构成了欧空局太阳物理观测站的一部分，为科学家提供了一个深入地球磁层并进一步了解空间天气风险的独特机会
在《地球物理研究快报》上发表的一篇论文中，科学家描述了他们如何利用来自Cluster和Swarm的数据，以及来自地面仪器的测量数据，来检验太阳风暴、内部磁层中的突发性大流量以及驱动地球表面上和表面下“地磁感应电流”的地面磁场扰动之间的联系
磁场被认为主要是由过热的漩涡状液态铁海洋产生的，这些铁构成了我们脚下3000公里处的地球外核
就像自行车发电机中旋转的导体一样，它产生电流，从而产生不断变化的电磁场
磁性的其他来源来自地球地幔和地壳中的矿物，而电离层、磁层和海洋也发挥了作用
欧空局的三颗Swarm卫星星座旨在精确识别和测量这些不同的磁信号
这将导致对许多自然过程的新认识，从发生在地球深处的过程，到由太阳活动引起的太空天气
信用:欧空局/ATG媒体实验室 该理论认为，驱动地磁感应电流的地磁场的剧烈变化与沿着磁场方向流动的电流有关，这种电流是由突发性的大流量驱动的，即通常以每秒150公里以上的速度传播的快速离子爆发
这些场向电流连接电离层和磁层，并穿过星团和群的位置
直到现在，这个理论还没有被证实
英国卢瑟福·阿普尔顿实验室的马尔科姆·邓洛普解释说:“我们在研究中使用了2015年太阳风暴的例子
来自Cluster的数据使我们能够研究突发性的大规模流动——磁尾中的粒子爆发——这有助于在地磁活跃时期物质向地球的大规模对流，并且与北极光中被称为极光拖缆的特征相关联
来自Swarm的数据显示，靠近地球的相应大扰动与来自包含流动的外部区域的连接磁场排列的电流有关
“连同从地球表面进行的其他测量，我们能够证实，地球附近的强磁场扰动与空间中更远的突发性大流量的到来有关
" 地球磁层中的磁重联
信用:欧空局/ATG媒体实验室 欧空局Swarm任务经理安雅·斯特罗姆补充说，“这要归功于这两项任务都远远超出了它们的计划寿命，因此这两项任务同时在轨道上进行，这使我们能够实现这些发现
" 虽然这一科学发现看起来有些学术性，但对社会确实有好处
太阳用光和热沐浴我们的星球以维持生命，但它也用太阳风中危险的带电粒子轰击我们
这些带电粒子会破坏通信网络和导航系统，如全球定位系统和卫星，这些都是我们日常生活中依赖的服务和信息
正如该论文所讨论的，这些风暴会影响地球表面和地下，导致停电，比如1989年加拿大魁北克发生的大停电
空间天气是指受太阳活动影响的空间环境条件
学分:欧空局/科学办公室，CC BY-SA 3
0 IGO 随着支持现代生活的地面和空间基础设施的迅速发展，越来越需要了解和监测空间天气，以采取适当的减灾战略
欧空局空间气象办公室的亚历克西·格洛弗说，“这些新的结果有助于我们进一步了解磁层内可能导致潜在危险的空间气象条件的过程
了解这些现象及其潜在影响对于为运营潜在敏感基础设施的最终用户开发可靠的服务至关重要
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