磁暴比之前认为的离地球更近 威胁数百颗卫星甚至破坏人类DNA

在地球大气层之外，是来自太阳的带电粒子云——离子和电子——的漩涡。这种“太阳风”冲击了磁气圈，即环绕地球的磁力场。

就像风和风暴在我们的大气层中创造出来的天气一样，强烈的太阳风穿过磁气圈可以产生磁暴，产生强大的电流，从而影响我们的生活。

由UCLA空间物理学教授Vassilis Angelopoulos领导的NASA THEMIS任务小组进行的一项新研究首次表明，这种风暴可能比以前认为的更接近地球，并且与关键天气、通讯和GPS卫星的轨道重叠。研究小组的论文发表在《自然物理学》杂志上。

电磁风暴会产生令人眼花缭乱的北极光或有害粒子，照射在航天器和宇航员身上，使其无法工作。在某些情况下，电磁风暴会使电网瘫痪，破坏无线电通讯，腐蚀管道，甚至在赤道附近产生可见的极光。

Angelopoulos说：“通过研究磁气圈，我们提高了应对人类冒险进入太空的面临最大危险的机会：由太阳驱动的风暴。”

从1921年发生的一起事故可以一窥电磁风暴的巨大威力。当时，磁暴扰乱了电报通信，导致电力中断，导致纽约市的一个火车站被夷为平地。1972年，致命的太阳爆发，阿波罗16号和17号宇航员差一点就丧生了。这些事件强调了在更多的人类冒险进入轨道时应该评估的潜在危险。另一项研究估计，如果今天发生类似的风暴，美国每天因停电造成的经济损失可能会超过400亿美元。

在太空物理学界，人们一直在争论太空中的电流如何影响极光和电磁风暴。由于风暴很少发生，而且卫星的覆盖范围很稀疏，因此研究人员很难检测到助长这些风暴的动态过程。

当太阳风的磁能传递到磁层时，它会聚积，直到通过称为磁重联的过程将其转换成热量和粒子加速。经过数十年的研究，研究人员仍不清楚在风暴雨磁重联精确发生的位置。

多颗卫星的最新观测结果表明，磁暴可以通过比以前认为的更接近地球的磁重联来引发。三颗NASA THEMIS卫星观测到的磁重联距离地球直径只有三到四倍。研究人员没有想到在地球附近相对稳定的磁场中会发生这种情况。

后来，在对地静止轨道上更靠近地球的气象卫星检测到了与磁暴有关的能量粒子。

气象卫星证明，这种近地重新连接将离子和电子加速激发到高能量，对在这个共同轨道上运行的数百颗卫星构成了危险。此类颗粒会损坏电子设备和人类DNA，从而增加宇航员辐射中毒和癌症的风险。一些颗粒甚至可以进入大气层并影响航空公司的乘客。

该论文的主要作者Angelopoulos说：“只有对磁重联及其产生的能量流进行这样的直接测量，我们才能令人信服地说明这种突如其来的风暴发电机制。” “捕获这一罕见事件，比以往任何时候都更接近地球，这迫使我们修改有关重新连接过程的先前假设。”

这一发现最终将帮助科学家完善磁气圈对太阳风的反应的预测模型，为卫星、宇航员和能源网格提供宝贵的额外几小时，甚至是几天，对太空中的下一个“大风暴”做好准备。

原文来源：https://phys.org/news/2020-01-magnetic-storms-closer-earth-previously.html