群体卫星星座令人惊讶地发现太空天气

利用来自ESA的Swarm卫星群的信息，科学家们发现了太阳风中带电粒子产生的能量如何流入地球大气层-令人惊讶的是，更多的流向磁北极而不是磁南极。

太阳在光和热的作用下沐浴在我们的星球上，以维持生命，但它也会在太阳风中用危险的带电粒子轰击我们。这些带电粒子可能会损坏通信网络，导航系统（例如GPS）和卫星。强烈的太阳风暴甚至可能导致电力中断，例如1989年加拿大魁北克遭受的大停电。

我们的磁场在很大程度上保护了我们免受这种冲击。

地球磁场主要由构成漩涡的过热铁水海洋构成，而铁水构成了我们脚下3000公里左右的外核，地球磁场就像一个巨大的气泡，可保护我们免受宇宙辐射和强大的风携带的带电粒子的逸散，而这些风带走了太阳的引力拉动并横扫太阳系。

像条形磁铁一样，地表磁场是由与旋转轴松散对准的北极和南极定义的。

极光可以直观地显示太阳与地球磁场相互作用产生的带电粒子的后果。

到现在为止，假设相同量的电磁能量将到达两个半球。但是，发表在自然通讯上的一篇论文描述了由加拿大阿尔伯塔大学的科学家领导的研究如何使用ESA Swarm任务的数据意外地发现，太空天气传输的电磁能显然更偏向北方。

这些新发现表明，除了保护地球免受太阳辐射的侵害外，磁场还可以主动控制能量的分配和引导方式。

该论文的主要作者伊凡·帕克霍丁（Ivan Pakhotin）作为欧洲航天局（ESA）的“生命行星奖学金”的一部分正在进行这项研究，他解释说：“由于南磁极比北磁极离地球的自旋轴更远，因此对多少能量施加了不对称性向南和北向地球降落。似乎有电磁等离子体波（称为Alfven波）的差分反射。

“我们还不确定这种不对称的影响可能是什么，但是它也可能表明太空天气以及南部的极光和北部的北极光之间可能存在的不对称。我们的发现还表明，半球之间的高空化学动力学可能会有所不同，特别是在强地磁活动期间。”

Swarm是ESA的第一批地球观测卫星星座，旨在测量来自地球核心，地幔，地壳，海洋，电离层和磁层的磁信号，提供的数据将使科学家能够研究保护磁场的复杂性。

艾伯塔大学（University of Alberta）的伊恩·曼（Ian Mann）表示：“太阳的活动，例如日冕日冕抛射，可能会对我们的现代生活方式造成严重的后果。因此，研究太空天气的基本物理学和磁场的复杂性对于建立预警系统和设计能够更好地承受太阳对我们的干扰的电网非常重要。

“我们很幸运，我们拥有ESA的三颗Swarm卫星在轨，这些卫星不仅提供对我们的科学研究至关重要的关键信息，而且还可以为我们的日常生活提供一些非常实用的解决方案。”

自2013年以来在轨道上运行的三颗完全相同的Swarm卫星不仅返回了有关磁场如何保护我们免受太阳风中危险粒子影响的信息，而且还返回了有关磁场的产生方式，其变化方式以及磁北位置的变化的信息。 。

参考：I. P. Pakhotin，I。R. Mann，K。Xie，J.K。Burchill和D. J. Knudsen在北方对来自太空天气的地面电磁能量输入的偏好，自然通信，2021
年1月8日。DOI：10.1038 / s41467-020-20450-3