环绕地球的是范艾伦辐射带——由高能带电粒子组成的巨大甜甜圈形状的环，它们大多来自太阳，被地球的磁场或磁层所困。这种辐射带可以防止危险的辐射到达地球大气层，但也会对附近的航天器造成危害。

　　当太阳向地球释放太阳风时，它会导致范艾伦带中的粒子加速，将辐射增加到更危险的水平。

　　现在，Santolík和研究小组的研究表明，一场特别强烈的超级风暴，比如1859年的卡灵顿事件，可能会把范艾伦带的辐射提高到比之前预期的更极端的水平。这要归功于一种被称为合唱波的特殊电磁波。

　　合唱波是一种“哨声”波，以无线电接收器探测到它们时发出的声音命名。这些自然产生的波在地球周围的带电粒子或等离子体的“海洋”中荡漾，包括范艾伦带。

　　在地磁风暴期间，发生在地球地磁赤道附近的合唱波通常会加速范艾伦带中被困的粒子，从而提高辐射水平。但是，当这些波传播到高纬度地区时，它们更经常会将被捕获的粒子释放出来，将它们散射到大气中，从而减少辐射。

　　到目前为止，很少有研究涉及这些过程在特别强烈的太空风暴期间的净影响。为了获得更清晰的图像，研究人员收集了美国宇航局赤道附近的范艾伦探测器和欧洲航天局高纬度地区的星系团航天器的波浪数据。他们利用这些数据进行了范艾伦带粒子在极端风暴期间受到合唱波冲击的二维模拟。

　　这篇论文发表在《AGU进展》杂志上。

　　模拟表明，极端的风暴会加剧低纬度的合唱波，极大地加速范艾伦粒子并提高辐射水平。然而，与预期相反，高纬度的合唱波不会同样增强，因此任何粒子散射都不足以弥补粒子加速度的增加。

　　总的来说，合唱波将使辐射增加到远远超过以前在太空时代测量到的水平，为基础设施创造一个特别恶劣的环境。

　　作者写道，这些发现有助于为未来的极端事件做准备。它们还可以加深对木星和土星辐射带的理解，这些辐射带经历的电磁波与地球附近的合唱波相似。

　　本文由Eos重新发布，由美国地球物理联合会主办。点击这里阅读原文。