1989年3月13日凌晨，素有北美不夜城之稱的加拿大魁北克陷入黑暗之中，而造成這一切的罪魁禍?zhǔn)拙谷皇?0年以來第二強(qiáng)的地磁暴！
上述強(qiáng)磁暴產(chǎn)生了巨大的感生電流，造成電網(wǎng)癱瘓，600萬居民在無電的冬天度過了9小時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)5億美元。與此同時(shí)，日本的通信衛(wèi)星CS-3B被徹底損壞，美國海軍實(shí)驗(yàn)室的DMSP等46臺衛(wèi)星也出現(xiàn)操作異常，大部分被診斷為衛(wèi)星的深層充電。
此外，2003年發(fā)生的萬圣節(jié)磁暴(Halloween Storm)，亦嚴(yán)重破壞了搭載在包括SOHO以及許多近地軌道衛(wèi)星上的電子儀器，對經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科學(xué)活動(dòng)都造成了巨大損失。
類似的例子不勝枚舉。到底是什么原因造成了這一系列事故？
近日，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授宗秋剛研究小組在《地球物理學(xué)研究期刊·空間物理學(xué)》雜志發(fā)表文章，揭示出地球磁層空間中“殺手電子”的產(chǎn)生機(jī)制，這也使宗秋剛領(lǐng)銜的研究小組成為首個(gè)發(fā)現(xiàn)“殺手電子”產(chǎn)生過程步驟和“殺手電子暴”快速形成時(shí)間的團(tuán)隊(duì)。
何為“殺手電子”
隨著社會(huì)的進(jìn)步，人類對高科技航天系統(tǒng)的依賴程度越來越高，如今通信、氣象、導(dǎo)航等領(lǐng)域都離不開空間中正常運(yùn)行的衛(wèi)星和航天器。“世界各國越來越重視空間的天氣狀態(tài)，人類對空間天氣的依賴程度將越來越高。”宗秋剛說。
據(jù)悉，地球輻射帶又稱范艾倫帶，是離地球表面2000公里到64000公里的區(qū)域，它是由大量高能粒子被地球磁場所俘獲形成的環(huán)繞地球的一個(gè)高能粒子輻射區(qū)。這個(gè)區(qū)域內(nèi)的高能電子由于其難以被屏蔽的特性，會(huì)對人造地球衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及宇航員的健康構(gòu)成致命威脅，所以這些高能電子也通常被稱為“殺手電子”。“致命電子就是束縛在地球外輻射帶中的極高能粒子。外輻射帶距離地球表面12000至64000公里。在太陽風(fēng)暴期間，它們的數(shù)量會(huì)增加至少10倍，并且會(huì)部分脫離輻射帶，從而給衛(wèi)星帶來威脅。”宗秋剛說。致命電子的能量足夠高，以致可以穿透衛(wèi)星的防護(hù)罩，引發(fā)微型電火花。如果這樣的放電現(xiàn)象發(fā)生在關(guān)鍵部件上，衛(wèi)星就會(huì)受到損害，甚至無法工作。
地球輻射帶高能電子通常在地磁暴(地球磁場短期內(nèi)劇烈變化)期間劇烈增加，這些高能粒子的來源及其加速機(jī)制一直是空間天氣學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。“科學(xué)家們一直想弄清楚‘殺手電子’是如何積累足夠的能量在空間中‘橫沖直撞’的。”宗秋剛指出。
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