科学美国人60秒:太阳射流在地球磁场中产生驻波

这里是科学美国人——60秒科学系列，我是吉姆·戴利。
（磁层的声音）
这个奇怪的声音是什么？这是地球磁层发出的声音，磁层是地球深处铁芯运动产生的磁场。磁层是一个屏障，保护我们免受危险宇宙射线的侵袭。当被称为等离子体的来自太阳的带电粒子喷射进磁层时，磁层就会像鼓一样振动。
描述这种现象的理论形成于上世纪70年代。但直到最近我们才有了观测该现象的工具。2007年，在亚暴期间事件的时间历史和宏观相互作用的任务中，美国国家航空航天局发射了5颗卫星来研究磁层。
“我们最终使用了所有5颗NASA TEHMIS卫星探测器收集到的信息，实际上在任务早期，这5颗卫星几乎完全处在一条直线上。”
伦敦玛丽女王大学的物理学与天文学教授马丁·阿切尔说到。
“对于尝试梳理冲击性物体撞击地球磁层后的情况来说，这真是非常理想的状态。”
“基本上来说，这种特殊事件的情况非常简单。移动速度极快的等离子体射流撞击磁极——也就是地球磁层的边界。之后向各个方向发出波。现在，其中一些等离子体会向南北两极移动并反射回来，原始波和反射波的干扰使驻波的情况非常类似于鼓面。这就使驻波拥有了非常固定的频率。”
阿切尔的团队将探测器收集到的信号转换成我们能听到的音频。他们将这一发现发表在《自然·通讯》期刊上。
“通过这些类似鼓面振动的理论，我们可以得知，它们应该有巨大的影响。举例来说，这些振动应该相当深地穿透了地球的磁屏障，在有辐射带的区域内引起运动。当然，我们看到了磁场地面上的扰动，这告诉我们电离层也在活动，其方式与磁层边界一样，就好像磁层的一侧因为这种模式而嗡嗡作响。”
这些是庞大规模事件——磁层向外延伸的距离约为地球直径的10倍。阿切尔的团队提出，未来研究将着眼于能揭示更多磁层行为的地基传感方法。也许这是更好理解星球屏障的重要优势。
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