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從目前太陽爆發的眾多耀斑來看，它很有可能在明年年初達到下一個活動高峰。隨著這個高峰的臨近，我們可以預期太陽會爆發更多巨大的能量，並向我們傳送大量的帶電粒子，有時還會發送磁場。這些反過來將導致更多奇妙的光顯示，你可能已經看到（或至少聽說過）最近這些光顯示從北極向赤道方向蔓延。
這些光秀是地球上空正在發生地磁暴的可見跡象。但還有另一種與北極光同時發生的現象，你根本不會注意到。環繞我們星球，遠高於大氣層的地方，是一個甜甜圈形狀的帶電粒子環，由地球磁場固定在原位。事實上，有兩個這樣的環。它們被稱為內範艾倫帶和外範艾倫帶。
範艾倫帶於 1958 年被發現，是太空時代的首個重大科學發現。在地磁暴期間，範艾倫帶中的電子已知會消失——但在幾小時後又會返回。這種奇怪的現象最早在 20 世紀 60 年代被發現，並且一直困擾著物理學家。
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他們肯定認為，在地磁暴高峰期，來自太陽的許多高能粒子撞擊地球大氣層，範艾倫帶中的電子應該會更多，而不是更少？
一篇新的論文線上發表在《自然物理》上，似乎找到了答案：電子被來自太陽的粒子掃走了。
來自加州大學洛杉磯分校的德魯·特納和他的同事（也在加州大學洛杉磯分校）使用了來自三個不同航天器的資料進行這項研究：THEMIS、GOES 和 POES 航天器。
THEMIS 代表亞暴期間事件和宏觀尺度相互作用的時間歷史（也是一位希臘女神的名字，我猜這並非完全巧合），是美國宇航局的一項任務，旨在調查是什麼導致極光從緩慢地劃過天空到在幾分鐘內快速舞動。它由五顆相同的衛星組成，這些衛星每四天在北美上空排成一列，以見證極光。
最初的 THEMIS 任務於 2009 年結束。現在，其中兩顆衛星已被送往繞月球軌道執行，只有三顆仍靠近地球。這三顆衛星與兩顆 GOES（地球靜止執行環境衛星）和六顆 POES（極地執行環境衛星）航天器組隊，這兩者均由美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 執行，其中 POES 也由歐洲氣象衛星開發組織聯合執行，以見證去年 1 月 6 日發生的小型地磁暴。
THEMIS 和 GOES 都在赤道附近繞地球執行，POES 在較低的高度佔據極地地區，並且每天多次穿過範艾倫帶。
有幾種太陽現象會導致地磁暴。日冕物質拋射，或 CME，是我們經常聽到的一個，可能是因為美國宇航局的太陽動力學天文臺 (SDO) 最近一直在談論它們的驚人影像。但 2011 年 1 月 6 日風暴的原因是所謂的同旋轉相互作用區 (CIR)。 CIR 的產生是因為來自太陽的粒子流有兩種不同的速度：快速和慢速。快速流超過慢速流會在兩者之間的邊界處引起湍流併產生 CIR。
在 1 月 6 日的風暴期間，外範艾倫帶中的幾顆衛星注意到電子“失蹤”——它們似乎消失了，但在大約六小時後又重新出現。
特納和他的同事查看了來自 THEMIS、GOES 和 POES 衛星的資料，發現雖然一些低能量的電子似乎已被隨 CIR 進入風暴的電子所取代，但高能量的電子卻被推出範艾倫帶並遠離地球。
一些物理學家認為，電子可能在地磁暴期間從帶中向下墜落，但這項新研究清楚地表明，它們似乎是被向上和向外推走的。這似乎是一個小小的區別，但如果我們想妥善保護在其中飛行的衛星，有關範艾倫帶如何工作的資訊非常重要。
美國宇航局即將執行的任務——輻射帶風暴探測器 (RBSP) 應該能夠幫助更全面地解答範艾倫帶在這些風暴期間會發生什麼。它計劃於今年八月發射——正好趕上見證在下一個太陽極大期來臨之前將要到來的許多太陽風暴。
參考文獻
Turner, D., Shprits, Y., Hartinger, M., & Angelopoulos, V. (2012). Explaining sudden losses of outer radiation belt electrons during geomagnetic storms Nature Physics DOI: 10.1038/nphys2185