地科延伸學習的Blog

　根據美國「國家航空暨太空總署」（NASA）「瑟宓斯衛星任務」（Themis mission）傳回的新數據，科學家發現太陽釋放的帶電粒子（charged particles）像一道氣流飛向地球，碰到北極上空磁場時又形成若干扭曲的磁場，帶電粒子的能量在瞬間釋放，以燦爛眩目的北極光形式呈現。

　這項研究係由美國加州大學洛杉磯分校的安吉羅波洛斯主持，其研究結果已於9日在「美國地球物理聯合會」的學術會議中發表。

　瑟密斯衛星任務的5個人造衛星群今年2月成功發射升空，3月在阿拉斯加和加拿大上空偵測到北極光出現兩小時，同一時間衛星也偵測到帶電粒子流接觸到北極磁場。而讓安吉羅波洛斯驚訝的是，帶電粒子和磁場接觸形成的地磁風暴以每分鐘650公里的速度掠過空中，威力相當於芮氏規模5.5的地震。

　科學家早就懷疑，北極光的能源來自帶電粒子與北極磁場接觸產生的扭曲磁場，但這個理論一直到今年5月才獲得證實，當時瑟密斯任務的衛星群從地球上空6萬多公里首度測到扭曲磁場的結構。

地 球 輻 射 帶 與 磁 層

　　20世紀初有人提出太陽在不停地發出帶電粒子，這些粒子被地球磁場俘獲，在地球上空形成一個帶電粒子帶。50年代末60年代初，美國科學家范·艾倫（James Alfred Van Allen）根據宇宙探測器探險者1號、3號和4號的觀測，証明了帶電粒子帶的存在。地球輻射帶分為兩層，形狀有點像是砸開成兩半的核桃殼。離地球較近的輻射帶稱為內輻射帶，較遠的稱為外輻射帶，也分別稱為內、外范·艾倫帶。輻射帶從四面把地球包圍了起來，而在兩極處留下了空隙，也就是說，地球的南極和北極上空不存在輻射帶。最近兩年有消息說，美國和俄羅斯的天文學家在內外輻射帶之間又發現了第三條輻射帶。

南極光

　　過去人們一直認為地球磁場和一根大磁棒的磁場一樣，磁力線對稱分布，逐漸消失在星際空間。人造衛星的探測結果糾正了人們的錯誤認識，繪出了全新的地球磁場圖象：當太陽風到達地球附近空間時，太陽風與地球的偶極磁場發生作用，把地球磁場壓縮在一個固定的區域里，這個區域就叫磁層。磁層像一個頭朝太陽的蛋形物，它的外殼叫做磁層頂。地球的磁力線被壓在"殼"內。在背著太陽的一面，殼拉長，尾端呈開放狀，磁力線像小姑娘的長發，"飄散"到二百萬千米以外。磁層好像一道防護林，保護著地球上的生物免受太陽風的襲擊。地球的磁層是個非常復雜的問題，其中許多物理機制需要進一步的研究和探討。最近十年，科學家已經把磁層的概念擴展到其它的一些行星，甚至發現宇宙中的中子星、活動星系核電具有磁層結構的特征。