@ 2017.08.11 , 12:30
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NASA侦听太空的声音

太空非空,亦非静。虽然号称真空,但太空中包含受到磁场和电场约束的活跃带电粒子,它们的行为与我们在地球上经历的任何事物都不相同。在带磁场的区域,比如环绕地球的太空环境中,粒子会不断地被各种名为等离子体波的电磁波的运动扔过来扔过去。这些等离子体波就像是咆哮的海浪,形成有节奏的刺耳声。利用合适的工具,我们就能听到这些声音。

就像是大海上翻滚的波浪或者大气中移动的暴风雨锋面,太空中的扰动会引起波。随着波动的电场和磁场犁过组成等离子体的离子和电子团,推动它们加速,这些波就产生了。这种相互作用控制了近地空间中高能粒子的丢失与注入平衡。

NASA侦听太空的声音
credit: 煎蛋画师PAX-12

塑造我们近地环境基础的一种等离子体波是哨声模波。这些波依靠它们穿行的等离子体发出独特的声音。例如,被称为等离子体层的紧密环绕地球的区域中,冷等离子体相对稠密。在这一区域中穿行的波听起来与外面的大不相同。虽然不同的哨声模波发出不同的声音,它们都以相同的方式运动,并具有相同的电磁性质。

当闪电击中大地,放电也会触发哨声模等离子体波。其中某些波逃离大气层,像碰碰车那样沿着地球的南极和北极之间的磁场线弹跳。由于闪电形成各种频率,而且高频波传播得更远,波就会降调咆哮,使其得到了其名字——哨声。

哨声波

在等离子体层之外,等离子体变得稀薄和相对温暖,哨声模波主要形成升调的啾啾声,就像是一群吵闹的鸟儿。这种波被称为合声波,是在电子被推向地球的暗面之时形成,这在某些情况下可能是由磁场重连,即地球暗面纠缠磁场线的动态爆发造成的。当这些低能电子击中等离子体,它们就会与等离子体中的粒子相互作用,影响它们的能量,形成独特的升调。

合声波

等离子体层中穿梭的哨声模波被称为等离子体层嘶声,听起来很像是电台静音。某些科学家认为嘶声也是由雷击造成的,但其他人则认为可能是由泄漏到等离子体层的合声波引起的。合声波与嘶声波都对塑造近地环境至关重要,包括环绕地球的环形高能粒子——范艾伦辐射带。

NASA科学家们在范艾伦探测任务的帮助下,正在努力理解等离子体波的动态特性,以改善对太空天气的预测,降低对卫星和通讯信号的影响。作为观测的一部分,科学家们记录了不同等离子体波发出的这些怪诞的声音。

合声波

NASA的两艘范艾伦探测飞船利用名为波动电场和磁场测量仪器组件(EMFISIS)的仪器测量了近地环境中的电磁波。当飞船遇到波时,传感器就会记录电场和磁场频率的变化。科学家们将频率移动到可听范围内,这样我们就能听到太空中的声音了。

通过理解波与粒子之间的相互作用,科学家们能了解到电子是如何加速并从辐射带逃逸的,有助于保护我们太空中的卫星和通讯。

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。Mara Johnson-Groh


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TOTAL COMMENTS: 4+1

  1. 黑猫
    @1 week ago
    3532405

    地球大气层是逐渐稀薄的,那么在太空中,真空度到达什么程度就开始不能传递声波了呢?

  2. 3532501

    地球大气层是逐渐稀薄的,那么在太空中,真空度到达什么程度就开始不能传递声波了呢?

  3. 我次奥
    @1 week ago
    3532782

    地球大气层是逐渐稀薄的,那么在太空中,真空度到达什么程度就开始不能传递声波了呢?

  4. 3533461

    画师好赞啊

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