太阳耀斑对地球磁层的影响

　　由Ingrid Fadelli，Phys.org

　　太阳耀斑影响整个地理空间的图示。信用：刘静。

　　行星地球被称为磁层的磁场系统包围。这个巨大的彗星状系统使来自太阳的带电粒子偏转，从而保护我们的星球免受有害粒子辐射的侵害，并防止太阳风(即从太阳高层大气释放的带电粒子流)侵蚀大气层。

　　尽管过去的研究已经收集了足够的证据证明太阳风会对地球磁层产生影响，但是人们对太阳耀斑的影响(即太阳上的电磁辐射突然爆发)知之甚少。太阳耀斑是高度爆炸性的事件，可能持续几分钟到几小时，并且可以使用X射线或光学设备检测到。

　　中国山东大学和美国国家大气研究中心的研究人员最近进行了一项研究，研究了太阳耀斑对地球磁层的影响。他们的论文发表在《自然物理学》上，提供了新的宝贵见解，可以为更好地了解地球空间动力学铺平道路。地球空间是最接近地球的外层空间部分，包括高层大气，电离层(即大气的电离部分)和磁层。

　　进行这项研究的研究人员之一刘晶教授对Phys.org表示：“磁层位于电离层上方，是离地面1000公里以上的完全电离的空间区域。” “该地区被太阳风包围，并受到地球磁场和太阳风磁场的影响和控制。”

　　磁层通常被描述为地球对太阳风和其他太阳粒子的保护屏障，因为它阻止了这些粒子进入行星的其他保护层。但是，过去的研究表明，当太阳风的方向与磁层磁场相反时，来自这两个区域的磁力线可以“连接”。这意味着一些太阳风粒子可以直接传播到地球周围的空间。

　　“我们问自己：以辐射增强为特征的耀斑过程不仅会直接影响地球的电离层，而且还会像太阳风一样对磁层造成干扰吗?” 刘说。“为回答这个问题，我们采用了一系列的观测数据集，这些数据集是由全球卫星导航系统，欧洲非相干散射雷达网络，电离层卫星，月球轨道卫星等收集的。”

　　Liu和他的同事在2017年9月6日发生的太阳耀斑事件中分析了由不同设备和卫星收集的数据。为此，他们采用了由美国国家大气研究中心开发的最新开发的数字地理空间模型。该模型称为高时空分辨率磁层电离层热层模型(LTR)，它再现了磁层-电离层耦合系统中太阳耀斑触发的变化。

　　使用LTR模型和以前收集的数据，研究人员能够揭示太阳耀斑对磁层动力学以及磁层和电离层之间电动力耦合的影响。更具体地说，他们观察到在90至150公里之间的高度，耀斑引起的极地电离层E区的光电离迅速而大量增加。刘及其同事观察到的现象似乎对地理空间区域产生了许多影响，包括地球高层大气的较低焦耳热，磁层对流的重新配置以及极光降水的变化。

　　Liu解释说：“我们证明，太阳耀斑效应是通过电动耦合作用延伸到整个地球空间的，并且不像以前所相信的那样局限于辐射能量被吸收的大气区域。” “由于在其他类地行星中类似的太阳-磁层-电离层耦合过程，我们的研究也为探索和理解太阳耀斑对其他行星的影响提供了新的线索。在我的未来研究中，我计划研究对太阳耀斑的影响。在具有相同磁层的行星上爆发(例如木星，金星和土星)。”

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