地球之外有面“大鼓”，保护我们的同时也会发出奇特的“鼓声”

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地球之外有面“大鼓”，保护我们的同时也会发出奇特的“鼓声” | “科学60秒”第32期

2019 年 4 月 1 日 科研圈

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That strange sound? It’s Earth’s magnetosphere, the magnetic field created by the movement of the iron core deep within the planet. The magnetosphere is a shield, protecting us from dangerous cosmic rays...[更多]

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▶ 科学60秒：保护我们的地球磁盾，也会欢快地唱起歌 | 2:59

[参考译文]

地球磁盾

<地球磁层的声音>

这奇怪的声音是啥？是地球磁层（magnetosphere），一种由地球深处含铁内核运动所产生的地球磁场（译者注：实际上地球磁场来源仍无定论，这里的说法不够严谨）。地球磁层就像一面盾，保护我们免于宇宙射线的侵害，当太阳发出的被称为“等离子体”（plasma）的带电粒子流冲击地球磁层时，它就会像鼓一样振动。

早在 1970 年，描述这个现象的理论就开始形成，但直到最近我们才有了观测它的工具。2007 年 NASA 发射了 5 颗卫星来研究地球磁层，这项任务被称为“亚暴期间历史事件及宏观相互作用”（Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms ，THEMIS）。

“实际上，我们在任务的早期就用了全部 5 颗 NASA THEMIS 的探测卫星，那时它们几乎排成一条直线，” 伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）的物理与天文学教授马丁·阿彻（Martin Archer）说道，“这非常有利于我们梳理脉冲性冲击地球磁层时发生的情况。”

“其实这一特定事件里发生的事情很简单：当有一束等离子体流以极快的速度冲击地球磁层边界的磁层顶（magnetopole）时，会产生向各个方向传播的波；其中的一些波会向南北两极极传播然后再反射回来，原来的波和反射波相互干涉形成驻波（standing wave），就像敲击鼓面所发生的情况一样。这一理论也为该事件给出了一个明确定义的频率。”

阿彻团队将探测卫星收集到的信号转换成了人耳可听的声音，他们的研究成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

“从这一类鼓振动的理论中，我们知道这个现象应该具有巨大的影响。比如，这些波应该能穿透我们的磁场护盾，并在有辐射带（radiation belt）的区域引起高能带电粒子的动荡，就像看到地面磁场的扰动意味着电离层也在振荡一样，如果磁层顶发出了‘声音’，即地球磁层一端在振动，也会引起地球磁层其他部分的发出‘声响’。”

这些事件的规模异常巨大：地球磁层的延申范围是地球直径的十倍。阿彻团队提出，未来的研究计划将会用地面遥感的方式揭示地球磁层更多的特性，对于深入了解我们的地球磁盾，这或许会带来积极而重要的帮助。

翻译 Fax Caelestis

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