閃電可以使“殺手電子”以接近光速飛入太空

閃電風(fēng)暴是其中最嚴(yán)重的一些壯觀,野生和戲劇性的事件——但其影響不僅僅針對地球表面。

根據(jù)新的研究，雷暴可以將高能“殺手”電子從行星的輻射帶中扯出，并將它們拋向各個方向。這是地球氣象與我們周圍太空中的“天氣”之間的新聯(lián)系，它可能有助于我們更好地保護(hù)我們的太空設(shè)備和我們送入軌道的人類。

“這些粒子是可怕的粒子，或者有些人所說的'殺手電子'，”航空航天工程師 Max Feinland 說科羅拉多大學(xué)博爾德分校。“它們可以穿透衛(wèi)星上的金屬，撞擊電路板，如果它們在太空中擊中人，可能會致癌?！?/p>

這范艾倫輻射帶像一個巨大的甜甜圈一樣環(huán)繞著我們星球的生物是地球磁場的產(chǎn)物，它捕獲了不斷吹出太陽的風(fēng)中的帶電粒子。內(nèi)帶從640 至 9,600 公里（400 到 6,000 英里）的高度，外帶大約從 13,500 到 58,000 公里。

這個陷阱對我們的星球有好處;它保護(hù)我們免受太陽風(fēng)和帶電粒子的沖擊，否則我們會受到撞擊。但粒子可以，而且確實(shí)如此，逃.所謂“殺手”電子是那些具有如此大能量以至于它們以接近光速或相對論速度移動的行星。

因?yàn)樗鼈冇腥绱硕嗟哪芰?，屏蔽無法將它們拒之門外;它們可以穿透衛(wèi)星（并且有如今，它們中的很多都在近地軌道上），攜帶的電荷可能會損壞內(nèi)部的電子設(shè)備以及縮短技術(shù)的使用壽命.不受控制的殺傷電子對人類健康也不好，可能會使宇航員暴露在危險劑量的宇宙輻射.

值得注意的是我們利用高速電子治療癌癥太。然而，一般來說，這些活潑的粒子并不適合拍攝任何與它們路徑上的人類相關(guān)的事物。

有一些過程可以從更穩(wěn)定的能級加速電子，包括太陽風(fēng)暴由耀斑和冠狀物質(zhì)噴射在太陽活動周期的高峰期如此頻繁。

研究人員通過分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了與閃電的聯(lián)系，這些數(shù)據(jù)似乎顯示高能電子團(tuán)塊穿過內(nèi)部輻射帶。這真是令人驚訝：傳統(tǒng)上，內(nèi)部輻射帶被認(rèn)為相當(dāng)穩(wěn)定和無聊。

但是，當(dāng) Feinland 對檔案記錄進(jìn)行更仔細(xì)的研究時，他在 1996 年至 2006 年間發(fā)現(xiàn)了 45 次高能電子浪涌。其中一些浪涌可能與地球大氣層中的雷擊有關(guān)，雷擊發(fā)生在閃電記錄到后不到一秒。

已知閃電會產(chǎn)生電磁波，稱為惠斯勒波浪，它們發(fā)生在頻譜的低頻無線電范圍內(nèi)。以前的研究表明，惠斯勒波在輻射帶不穩(wěn)定的等離子體中蕩漾，會導(dǎo)致電子推擠在一起，低能電子在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中將能量轉(zhuǎn)移到高能電子，最終產(chǎn)生相對論殺手電子。

研究人員認(rèn)為，他們的觀察反映了類似的機(jī)制，惠斯勒波在殺手電子中產(chǎn)生浪涌，這些電子在兩極之間反彈，然后消退。

目前尚不清楚它發(fā)生的頻率，以及觸發(fā)它需要哪些特定條件。太陽活動可能起了作用，以前的研究表明等離子體密度和波活動也是產(chǎn)生相對論電子的重要因素。要弄清楚雷電感應(yīng)殺手電子的不同因素，還需要做更多的工作。

未來的觀測和分析將有助于我們更好地了解波粒相互作用的性質(zhì)。

與此同時，研究結(jié)果表明，宇航員可能希望在外面暴風(fēng)雨時安全地呆在室內(nèi)。你可不想被電子雨困住。

該研究已發(fā)表在自然通訊.

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