南极中子探测器有望预测空间天气
时间:2017-12-08

   南极中子探测器有望预测太空天气

  使用放置在南极的中子探测器,科学家将能够评估太阳耀斑产生的辐射强度以及何时到达地球。图片来源:NASA / SDO / AIA / Helioviewer

  (记者赵路)南极中子探测器开始闪烁,值班科学家立即叫到国际空间站的宇航员关掉仪器,迅速躲在围堰里,太阳风暴即将来临!

  这种情况很快就会成为现实,这要归功于一个团队已经找到了一种新的方法来评估暴力太阳风暴的强度和到达时间,这些风暴将带电粒子喷向地球。这样的太空天气可以在摧毁卫星的同时辐射宇航员,但迄今为止科学家还没有找到预测太阳风暴的有效方法。

  并非所有的太空风暴都是一样的。北卡罗来纳州纽瓦克市特拉华大学的空间物理学家约翰·比伯指出,太阳耀斑发射的一些带电粒子可以以非常高的速度运行,因此能量特别大,而其他带电粒子的速度则较慢。 。粒子携带的能量越多,造成的伤害就越大。然而,具有较低能量的缓慢粒子通常占据由太阳风暴引起的更大比例的损伤,因为它们通常比快速粒子大得多。比伯说,这样一个延迟的时间提供了一个机会,在太阳风暴最猛烈的部分之前提前预警。

  然而,最大的问题是太阳风暴往往难以预测。太阳观测卫星可以帮助监测太阳耀斑,但是它们不能准确评估辐射何时到来或者有多强烈。现在,据“空间天气”杂志的报道,比伯和同事们更好地解决了南极洲的中子探测器问题。几十年来,这些探测器已经被用来估计宇宙射线和其他带电粒子撞击地球大气的速度,事实上,这些仪器探测到的是高速粒子撞击气体核并将它们分开的中子并释放到地面,其中一些高速粒子是来自太阳耀斑的质子。

  研究人员分析了从1989年到2005年的12次特别强烈的太阳风暴中南极中子探测器收集到的数据,并将它们与安装在轨道卫星上的辐射探测器所获得的数据进行了比较。研究人员发现,平均来说,在太阳耀斑的第一个质子到达地球大约95分钟后,载有165至5000亿电子伏特(速度相当于光速的53%至76%的速度)的质子到达这些传感器。载有400到8000万电子伏特(在光速29%到39%之间)的较慢质子在约71分钟后再次到达地球。

  比伯和他的同事们通过比较两个不同能量的中子探测到的中子数量,发现他们能够估计出不同能量的质子对地球上层大气的影响,反过来,这些数字从而使研究人员能够估计太阳耀斑可能造成的最大辐射损伤,例如,科学家可能能够警告宇航员一旦预期的破坏超过一定程度就躲藏起来,或者建议工程师暂时关闭卫星。

  纽瓦克新泽西理工学院的空间物理学家路易斯·兰泽罗蒂(Louis Lanzerotti)说:这是一个非常有趣和非常有吸引力的工作。这项新技术为科学家预测空间天气增加了一个箭头,他强调说:这使得科学家能合理评估辐射强度达到的最高值。

  Lanzerotti说,如果可以开发出足够精确,重量轻的质子传感器,这项技术甚至可以用来预测可能侵入载人飞船的太阳耀斑的开始和强度。他强调,目前在南极部署的探测器太大,无法在航天器上使用。但是,一些传感器将是至关重要的。这是因为这样的太空船可能只有极小的屏蔽以减轻重量,并将超越地球的磁场保护领域冒险进入太空,宇航员在这里一直是太阳耀斑的主宰。

  太阳耀斑是在太阳色球日冕的过渡层中发生的太阳活动的突然增加,并且是太阳活动最强烈的活动。

  “中国科学”(2012-07-09 A2国际)

  科学网站报道(英文)