11.05.2016.第二階段,春天,A.D.2017,磁层尾,

burn up 7

NASA的高空任務又創世界紀錄

Posted on 2016-11-08 

NASA利用GPS技術剛剛打破了世界紀錄:使用磁層定標器(簡稱MMS)在最高高度定位GPS信號。

四顆MMS衛星在海拔70,000公里的高度,利用GPS導航打破了世界紀錄。這些衛星使用GPS—一種導航系統、專門為在軌道上的衛星準確定位—以便於它們在測量地球磁層時保持緊密的編隊飛行。

這已不是MMS第一次打破紀錄。此前,它曾成功實現了距離最近的編隊飛行—四個衛星之間僅有7.24公里的距離。

MMS也是使用GPS定位接收系統飛行速度最快的飛行器,當衛星在其軌道離地球最近時速度可達35,405公里/小時。MMS的主要目標是幫助科學家理解地球的磁層磁層是環繞著地球周圍的、以地球磁場為主的地區。(同宇宙本身的磁場相反)

NASA戈達德空間飛行中心的一位官員在一次聲明中表示:「這次任務利用四顆獨立的衛星呈三角編隊飛行,以測繪磁重聯—地球和太陽的磁場重合時的過程。精準的GPS定位系統保證了這些衛星可以在緊密的編隊飛行模式中獲得高精度的三維觀測數據。」

NASA表示,研究磁重聯可以幫助科學家理解多種現象,包括太陽表層的耀斑及地球大氣層中的極光現象。

一位官員表示:在此次任務的第二階段,衛星會在春天時運行至更高的軌道以觀測磁層不同的區域。在這一階段,衛星將會以兩倍的高度數據再一次打破他們剛剛取得的GPS記錄。

burn up 7

NOAA第一颗空间天气卫星将于7月底投入运行

来源:中国气象报社   发布时间:2016年07月01日14:48

分享到:

DSCOVR轨道示意图。来源:NOAA

  2016年6月23日,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的第一个空间天气卫星DSCOVR,已经完成仪器检验。这颗卫星将在7月27日正式运行,届时它将在监测对地球具有破坏作用的空间天气风暴方面发挥作用。

  DSCOVR是深太空气候观测站的缩写,NOAA期望其提供高质量的观测数据,为预报员制作和发布空间天气预警提供重要支撑。

  “尽管离太阳9300万英里远,太阳表面活动仍可以在地球上产生重大影响,” 美国国家海洋和大气管理局空间天气预报中心主任汤姆·伯杰说,“严重的空间天气会扰乱电网、海洋和航空导航、卫星运行、GPS系统和通信。通过DSCOVR,我们将能提供更及时、准确的地磁风暴预警,以防止重要的技术系统遭到破坏。”

  DSCOVR的主要空间天气传感器是法拉第杯等离子体传感器,用以测量太阳风的速度、密度和温度,以及用于测量太阳风磁场的强度和方向的磁强计。这些仪器为预报员制作磁风暴预警提供必要的信息。

  DSCOVR的数据被将用于一个新的预报模式——地球空间模式,于今年投入使用。地球空间模式将使预报员首次发布局部、短期的空间天气预报,包括预测影响地球太阳风暴的时间和强度。目前,空间天气预测中心只能发布全球的单一预报。

  DSCOVR取代了美国国家航空航天局(NASA)老旧的研究卫星ACE(先进成分探测器)。DSCOVR于2015年2月11日发射,6月8日到达最终的轨道。它在位于距离地球一百万英里的轨道上,此处太阳和地球的引力影响处于平衡状态。DSCOVR作为一个遥远的预警前哨,像在太空的海啸浮标,为NOAA提供太阳喷发预警。

  DSCOVR的数据将在网上向公众实时发布。得益于DSCOVR,在太阳风暴所生产的粒子袭击地球一小时之前,预报员可提供空间天气预警。空间天气预测中心通过电子邮件服务方式为基础设施运营商和公众提供预测产品和数据,其电子邮件订阅数超过47000个。

burn up 7

NASA首次觀測到磁場重連,太空天氣預報要實現?

科技 05-13 96

25

據英國每日郵報報道,你可能不會每天都想到地球的磁場,但它和水一樣對我們的生命至關重要。地球磁場提供了一個隱形屏障,保護我們不受到太陽磁場外層噴射出來的帶電粒子流影響。現在一項最新研究調查了地球和太陽磁場產生的磁場是如何相互作用的,這是朝增加我們對空間天氣的理解邁出的重要一步。

NASA首次觀測到磁場重連,太空天氣預報要實現?

這項由美國馬里蘭大學物理學家帶領進行的研究展示了美國宇航局磁層多尺度探測(Magnetospheric Multiscale, 簡稱MMS)項目的結果,包括細節研究地球太陽磁場的相互作用。這項研究還揭露了對名為磁場重聯現象的首次直接細節觀測。磁場重聯是指磁場線彙集在一起、打破和重連以朝不同方向移動,並在此過程中釋放出大量能量。

NASA首次觀測到磁場重連,太空天氣預報要實現?

「想像一下兩輛火車在單獨的軌道上相向而行,但火車在最後一分鐘改變至相同的軌道。」研究合作作者、馬里蘭大學物理學教授詹姆斯·德雷克(James Drake)這樣說道。「每一個軌道代表了兩個相互作用磁場之一的磁場線,而軌道轉換則代表重聯事件。產生的結果是重聯點釋放出能量,就像彈弓一樣。證據顯示重聯是很多事件,例如太陽耀斑、日冕物質拋射、磁暴和美麗的極光現象背後的驅動力量。本周初發表的另一項單獨研究顯示磁場重聯是緩慢太陽風背後的機制。在過去五十年研究人員試圖在實驗室和太空里研究重聯,但MMS是第一個直接觀察到重聯是如何發生的項目。

NASA首次觀測到磁場重連,太空天氣預報要實現?

「單是看MMS的數據就不可思議。這種細節程度允許我們觀察曾經是一片模糊的事物,」德雷克教授道。「重聯事件發生時間間隔為三秒,這利用歐洲航天局(ESA)的集群2號(ClusterII)衛星幾乎是不可能觀察到的。但MMS數據的質量真是令人興奮,還會不會有另一個像這樣的項目還很難說。」

單是細節觀察重聯就已經是重要的里程碑,但這項工作尚未結束。MMS項目的一個重要目標是確定磁場線是如何短暫斷裂,繼而促使重聯和能量釋放的發生。理解重聯事件過程中電子的行為將幫助科學家們修訂對重聯是如何發生的更精確的描述。尤其值得一提的是,它將揭示重聯是否以整齊有序的過程發生,還是狂暴、類似風暴的能量粒子漩渦

NASA首次觀測到磁場重連,太空天氣預報要實現?

重聯現象物理學的清晰描述將推動我們更好理解空間天氣,包括太陽耀斑和磁暴是否遵循某種可預測的樣式,就像地球上的天氣一樣。重聯還將幫助科學家理解其它更有能量的天體物理學現象,例如磁星,一種具有異常強大磁場的中子星。

「理解重聯將有助於解答太陽物理學和天體物理學裡的一系列科研問題,」助理研究科學家馬克·斯維斯塔克(Marc Swisdak)博士這樣說道,他合作分析了MMS數據。「地球磁場邊緣是一個絕佳的測試實驗室,因為它是唯一一個宇宙飛船可以飛經的磁場重聯發生的區域。」

burn up 7

地球磁場外側的神秘電子加速現象:接近光速的高速運動   2016年11月15日 19:25 

這張圖像表示的是一種傳統的空間粒子加速理論模型,即所謂“激波漂移加速”。黃色的是電子,藍色是質子,可以看到這兩種帶電粒子在一個碰撞區域內運動,在此區域內有兩個高溫等離子氣泡(紅色垂直線)相互碰撞。青色尖頭代表磁場,而淺綠色箭頭代表的是電場  這張圖像表示的是一種傳統的空間粒子加速理論模型,即所謂“激波漂移加速”。黃色的是電子,藍色是質子,可以看到這兩種帶電粒子在一個碰撞區域內運動,在此區域內有兩個高溫等離子氣泡(紅色垂直線)相互碰撞。青色尖頭代表磁場,而淺綠色箭頭代表的是電場

示意圖:正在地球附近空間工作的THEMIS衛星星座。整個THEMIS星座一共有5顆衛星圍繞地球飛行,目的是觀察地球磁場如何捕獲及釋放太陽風粒子能量,從而理解導致極光出現的地磁亞暴現象是如何發生的  示意圖:正在地球附近空間工作的THEMIS衛星星座。整個THEMIS星座一共有5顆衛星圍繞地球飛行,目的是觀察地球磁場如何捕獲及釋放太陽風粒子能量,從而理解導致極光出現的地磁亞暴現象是如何發生的

  新浪科技訊 北京時間11月16日消息,據國外媒體報導,我們之所以能夠安然存活於地球之上,一部分原因是地球磁場正時刻阻擋着來自太陽的大量高能粒子流,使其不能大量抵達地面並對我們産生傷害。這些帶電粒子在地球磁場的阻擋下發生偏移,一部分會進入一個被稱作“激波前兆區”(foreshock)的區域。近日,美國宇航局THEMIS探測器獲得的數據顯示這一狂暴區域能夠將電子加速到接近光速的高速運動狀態。在此之前,科學家們已經在接近地球的空間內發現過這類速度極高的粒子,更多這樣的粒子存在於宇宙空間之中,但它們背后的加速機制卻一直未能得到明確解釋。

  而這項最新研究得到的結果朝着給出這一問題的答案邁出了第一步,但同時也引出的新的問題。研究人員發現電子被加速到極高速度的區域遠遠超出了此前理論認為可能的最遠邊界,從而引出的關於這些電子被加速背后機制的新問題。這項研究成果將有望改寫現有關於電子如何在地球周圍的激波區,以及宇宙各處被加速的理論認識。而對於粒子加速方面的更深刻認識則將幫助科學家和工程師們在未來的飛船設計中為宇航員和設備提供更好的輻射防護設施,從而確保宇宙航行過程中的安全無虞。

  這項研究的第一作者,美國宇航局位於馬裏蘭州格林貝特戈達德空間飛行中心的林恩·威爾森(Lynn Wilson)表示:“這將對几乎所有與高能粒子相關的領域産生影響,從宇宙射線研究到太陽耀斑和日冕物質拋射。這些事件都將有可能對人造衛星以及飛往火星的宇航員們的安全構成威脅。”

  相關研究結果已經在11月14日出版的《物理評論快報》上發表。在這篇論文中,科學家們描述了這些粒子是如何在地球磁場外側的某些特定區域被加速的。在典型情況下,一個飛向地球的粒子首先會遇到一個被稱作“弓形激波區”(bow shock)的區域,該區域在地球與太陽之間構建起一個防護屏障。在弓形激波區內的磁場讓粒子減速,從而讓絶大部分飛向地球的粒子改變方向,偏離地球,其中還會有一部分被反彈回來,重新朝太陽方向飛行。這些被反彈回去的粒子會聚集在一起,形成一個充滿電子和離子的區域,被稱作“激波前兆區”。

  在該區域的一部分粒子是能量非常高,運動速度很快的電子和離子。在歷史上,科學家們曾經設想過這些粒子在弓形激波區內部來回反彈,並在每一次反彈中獲得能量,從而實現加速的理論。而此次的研究卻發現這些粒子在激波前兆區本身的電磁活動中也能獲得能量。

  導出這項發現的相關數據是由美國宇航局的其中一個THEMIS探測器獲得的,這是“亞暴期事件與大尺度相互作用時間歷史”探測器的縮寫。整個THEMIS星座一共有5顆衛星圍繞地球飛行,目的是觀察地球磁場如何捕獲及釋放太陽風粒子能量,從而理解導致極光出現的地磁亞暴現象是如何發生的。THEMIS探測器在其飛行過程中會穿越激波前兆區邊界。THEMIS主要任務期已經於2010年順利結束,現在該項目仍有兩顆探測器正在月球軌道上運行並採集數據。

  在地球與太陽之間飛行探測期間,THEMIS飛船發現在某些區域電子會被加速到極高的能級。這樣的加速持續時間不超過1分鐘,但是其能級明顯要比該區域內其他粒子要高得多,並且也遠遠超過了用碰撞理論能夠解釋的範圍。來自Wind 以及 STEREO衛星提供的同步觀測數據顯示在此期間並未發生太陽射電暴發或者行星際激波現象,因此這些高能電子並非是由太陽活動産生的。

  大衛·斯貝克(David Sibeck)是這項研究的合作者,也是美國戈達德空間飛行中心的THEMIS項目科學家。他说:“這令人困惑,因為我們在不該存在高能電子的區域見到了它們,並且沒有任何現有理論模型能夠對此給出解釋。這是我們知識中的空擋,某些基礎理論出現了缺失。”

  這些高能電子也不可能如此前一直以為的那樣來自弓形激波區。如果這些電子是在弓形激波區被加速的,它們應當會沿着某個特定的方向和位置——具體的说應當是與地球磁場的磁感綫方向一致的。然而觀測到的電子加速卻是沿着各個不同方向的,而並不僅僅是沿着地球磁感綫另外,弓形激波能夠賦予電子的能量也只是觀測到實際情況的十分之一左右。最終,科學家們認為這些電子獲得能量從而實現加速背后的謎底還是隱藏在激波前兆區內部

  威爾森表示:“看起來這就是一種極小尺度上的機制産生了影響,因為宏觀尺度上的機制無法對此進行解釋。”

  早在50多年前,科學家們便已經在激波前兆區內觀測到高能粒子,但直到今天,還無人觀測到在激波前兆區內産生出來的高能電子。究其原因,首先是電子在這裏得到加速的時間實在太過於短暫,此前的觀測數據間隔都達到數分鐘,在此期間很有可能會忽略很多事件。而THEMIS探測項目採集數據的時間分辨率要高得多,從而能夠觀測到這些粒子的存在。

  接下來,研究人員們計劃利用THEMIS探測器採集更多數據,以便最終確認電子神秘加速事件背后的真正機制。

burn up 7

近地太空发现诡异超速电子 能量来源疑团重重

2016-11-16 10:20:37 

网易科技讯11月16日消息,据英国《每日邮报》报道,NASA在地球磁场附近的太空中发现了被加速到近光速的电子,在名为“前震(foreshock)”的动荡区域中,这些粒子以神秘的方式获得了高能量,这些能量是弓形激波引发的能量的十倍。但是这种现象的原因让NASA都觉得困惑,这一诡异的新发现有望永远改变粒子物理学领域的某些理论。

近地太空发现诡异超速电子 能量来源疑团重重

NASA表示,这一发现让他们迈出了寻求答案的第一步,但同时却引发了更多的疑问。

在地球磁场以外的不远区域中,粒子受到了干扰,其中一些被反射到名为前震的动荡区域中,在那里它们以某种方式被加速到超快的速度。

NASA戈达德太空飞行中心把这些发现撰写成文章并发表在《物理评论快报(Physical Review Letter)》中,首席撰稿人林恩?威尔逊(Lynn Wilson)表示,“这几乎影响了与高能粒子相关的每一个领域,例如,对宇宙射线、太阳耀斑和日冕物质抛射的研究。这些粒子有可能破坏卫星,对宇航员的火星探险带来不利影响。”

近地太空发现诡异超速电子 能量来源疑团重重

地面上方的地球磁场不断使来自太阳的超音速粒子改变方向并发生偏移。

NASA的新发现表明,这一动荡区域会让电子加速至接近光速

先前科学家们在近地太空和宇宙中的许多其他地方发现过这些高速粒子,但并不理解它们的加速原理。

现在这些新发现可能会改变此前一些得到公认的理论。这些理论认为,电子不仅仅在近地太空的震荡区域中会得到加速,在整个宇宙中都是如此。

更好地了解粒子如何获得能量将有助于科学家和工程师为航天器和宇航员提供能够应对这些粒子的设备,这些粒子可能导致设备出现故障。

NASA的这篇文章描述了这些颗粒如何在地球磁场以外及附近的特定区域得到加速。

近地太空发现诡异超速电子 能量来源疑团重重

通常情况下,朝着地球流动的颗粒首先遭遇名为弓形激波(bow shock)的边界区域,该区域在太阳风和地球之间形成一道保护屏障。太阳风是指来自太阳的持续和不断变化的带电粒子流。

弓形激波中的磁场不仅让颗粒减速,还会让大多数颗粒偏离地球,有一些颗粒因反射而朝向太阳方向折回。

这些被反射的电子和离子形成了前震区域。

前震区域中的一些颗粒是具有高能量的、快速移动的电子和离子。

在过去,科学家们认为这些粒子获得这种高能量的一种方式是通过弓形激波来回弹跳,并从每次碰撞中获得些许额外的能量。

不过,新发现表明,这些颗粒也可通过前震区域本身的电磁活动获得能量。

THEMIS项目的科学家兼合作撰稿人大卫-斯贝克(David Sibeck)表示,“这种情况令人困惑,因为我们原以为,这些高能量电子不会出现在这些地方,目前也没有已知的模式符合它们的特征。我们对太空的认知存在缺口,一些基本知识的缺失。”

研究者表示,按照过往的认识,这些电子不可能源自弓形激波

如果电子是在弓形激波中被加速,它们将出现与磁场一致的运动方向和位置,并在一些小范围的特定区域内逐渐远离弓形激波。

然而,NASA研究者此次观察到的电子是沿着所有方向移动,而不仅仅沿着磁场线移动。

此外,弓形激波产生的能量大约仅是此次发现的电子能量的十分之一。

电子加速的原因究竟是什么?解决这一奥妙的关键在于前震区域。

威尔逊说,“这似乎表明,这令人难以置信的微观现象难以通过宏观原理来解释。”

接下来,研究者打算通过THEMIS项目收集更多的观察结果,以确定电子加速背后的具体机制。

burn up 7

NASA新发现将改变电子加速理论,可能影响火星探险计

2016-11-18 07:18:00

  

  在地球大气层中,地球的磁场使来自太阳的超音速粒子发生偏转。这些粒子在刚靠近地球磁场的外部区域时就开始受到干扰,其中一些粒子被反射到湍流区域中,这称为前震。

  最近,NASA的THEMIS任务有了新发现——前震区域可以将电子加速到接近光速。虽然研究人员已经在近地空间和宇宙中的许多地方观察到这种极快的粒子,但是它们的加速机制还是一个谜。

  NASA的新研究结果拨开了答案的第一层迷雾,同时也发现了更多的问题。新结果表明,电子可以在距离地球更远的区域加速到极高的速度,研究人员不得不重新研究电子加速的原因。这个发现可能会冲击被广泛接受的理论,我们可能不仅可以在地球附近加速电子,而是整个宇宙。这些高能粒子可能会导致设备故障,甚至影响宇航员的生理机能,因此我们很有必要弄清楚这些粒子的加速机理。

  

  该图表示其中一种传统的粒子碰撞加速机制——激波漂移加速。可以看到电子(黄色)和质子(蓝色)在两个高温等离子体气泡的碰撞区域(红色垂直线)移动。蓝绿色箭头表示磁场方向,浅绿色箭头表示电场方向。

  文章主要作者Lynn Wilson说:“这个发现几乎影响到高能粒子的所有领域,从宇宙射线研究到太阳耀斑和日冕物质抛射,这些都有可能影响火星探险计划的顺利进行,如损害卫星或影响宇航员的生理机能。

  2016年11月14日,该研究结果发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,描述了粒子如何在地球磁场外的特定区域获得加速。通常认为,朝着地球运动的粒子首先遇到被弓冲击的边界区域,弓冲击是太阳和地球之间的保护屏障。弓冲击中的磁场使粒子减速,导致大部分粒子发生偏转并离开地球,一些被反射回太阳。这些发生偏转的电子和粒子形成前震区。

  有一部分电子和离子具有很高的能量,在前震区中快速移动。一直以来,科学家们认为这些粒子获得高能量的方式是,通过在弓冲击区域来回碰撞,从每次碰撞中获得额外的能量。然而,新的观察表明粒子也可以在前震区通过电磁效应获得能量。

  这一发现来自于NASA 的THEMIS任务(Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms的缩写,即亚暴中的事件时间关系曲线图与宏观交互作用)。5个THEMIS卫星绕着地球盘旋,研究地球的磁气圈捕获和释放太阳风能的原理,以了解地磁亚暴如何影响极光活动。实际上,THEMIS的主要任务于2010年成功完成,现有两颗卫星仍在月球轨道收集数据。导致这一重大发现的原因在于THEMIS卫星轨道穿过前震区边界。

  该可视化视频表示其中一种传统的粒子碰撞加速机制——称为激波漂移加速。可以看到电子(黄色)和质子(蓝色)在两个高温等离子体气泡的碰撞区域(红色垂直线)移动。蓝绿色箭头表示磁场方向,浅绿色箭头表示电场方向。

  在太阳和地球之间运行期间,这些卫星发现了具有极高能量的粒子。所观察到的加速过程持续不到一分钟,但远远高于该区域中粒子的平均能量,并且远超出了碰撞理论计算的结果。同时,Wind和STEREO航天器的同步观测结果显示,该区域没有受到太阳射电爆发或行星际激波的影响,因此这些高能电子不是源自太阳活动。

  “这是一个非常出乎意料的发现,我们在被认为不可能存在高能电子的地方观察到了高能电子,而且目前还没有找到合适的模型来解释它”,论文共同作者David Sibeck(美国宇航局戈达德THEMIS项目科学家)说,“我们知道的还不够全面,有些基本的东西还没弄明白”。

  和以前所料想的一样,电子能量也不可能源自弓激波。如果电子在弓激波中加速,那么应该存在优选的运动方向和位置,如运动方向与磁场一致,并在远离弓激波的特定小区域中移动。然而,观察结果表明电子的运动是杂乱无章的,而不仅仅是沿着磁场线移动。此外弓激波所能提供的能量,约仅占所观察到的电子能量的十分之一。换而言之,NASA的发现表明前震区域才是电子加速的关键所在。

  研究人员在前震区域观察高能粒子已经50多年了,但一直没有人看到来自前震区域的高能电子。部分原因是电子的加速时间短,以前的观察每几分钟做一次记录,这可能隐藏了很多真相。而THEMIS收集观察结果的速度更快,使其有机会观察到这些高能粒子。

  接下来,研究人员打算从THEMIS收集更多的观察结果,以确定电子加速背后的具体机制。

NASA Mystery: Electron ‘Superhighway’ Traveling at Speed of Light …

http://www.dailygalaxy.com/…/-nasa-mystery-electron-superhighway-discovered-above-ear

2 days ago – These particles are disturbed in regions just outside of Earth’s … However, the observed electrons were moving in all directions, not just along …

Mysterious ‘Mega Speed’ Electrons Discovered Outside Earth Baffle …

Nature World NewsNov 16, 2016

When a particle enters earth, it is greeted by a protective region … found that these accelerated electrons were moving in all directions and not …

廣告

發表迴響

在下方填入你的資料或按右方圖示以社群網站登入:

WordPress.com Logo

您的留言將使用 WordPress.com 帳號。 登出 / 變更 )

Twitter picture

您的留言將使用 Twitter 帳號。 登出 / 變更 )

Facebook照片

您的留言將使用 Facebook 帳號。 登出 / 變更 )

Google+ photo

您的留言將使用 Google+ 帳號。 登出 / 變更 )

連結到 %s