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由美国宇航局航天器确定的暴露月球的太阳辐射模式

太空中的风向对在月球上的宇航员的安全有了新的重要性。利用来自美国宇航局几次任务的数据,科学家们发现,太阳高速粒子产生的风可以使地球的保护性磁泡尾部像强风中的风向袋一样扇动。这种运动会把月球的尾巴拉得偏离轨道太远,使月球暴露在带电粒子的潜在伤害下,而这在以前被认为是受到保护的。这一发现揭示了预测太阳活动何时暴露月球的新挑战,将帮助科学家和工程师为未来的探月任务做准备。

我们的太阳提供了赋予生命的光,但它也喷射出高速粒子–太阳风,其中一些非常高的能量粒子爆发可以破坏卫星和太空中的人类。而地球在它的磁泡内是安全的。磁气圈mdash;月球在环绕地球运行的过程中,不断地从这个保护罩伸出的尾巴上进出。月球有25%的时间在地球后面。在满月的时候它位于磁层内部,被认为是受保护的。但发表在《地球物理研究杂志:空间物理学》上的这项新研究表明,情况并非总是如此。

科学家们此前已经证明,在距离地球相当远的地方,在距离地球80万英里的地方太阳风可以引起磁层的尾部四处拍打。新的研究发现,这种情况也发生在距离月球轨道三分之一的地方。在太阳活动频繁的时候,太阳会在太阳风中释放出大量额外的物质。波及整个太阳系的冲击波当这些激波到达地球时,它们有足够的压力来改变磁层的形状,由于太阳风粒子的压力,磁层已经被拉伸成类似于风筒的形状。如果冲击波后的风足够强,就能引起足够的运动,使月球暴露在太阳风之下,即使月球正处于地球的后方。

这一新发现利用美国宇航局的几架航天器观察了2012年以每小时170万英里的速度冲向地球的高速冲击波的影响。这次震动是由位于地球和太阳之间的“高级成分探测者”(Advanced Composition Explorer)、“星系团”(Cluster)和“风任务”(Wind mission)最先测量到的。一小时后,忒弥斯观测到了月球磁场环境的变化。事件和宏观相互作用的时间历史的简称。月球与太阳相互作用的加速、重连、湍流和电动力学。THEMIS-ARTEMIS是月球探测新项目的一个独立项目,它利用两颗月球卫星研究月球空间环境。

来自这些任务的数据显示,激波后的强风将磁球长长的尾翼推到一边,使其像风向标志袋一样来回摆动。这种左右移动如此之大,以至于月球在半个小时内反复暴露在太阳风下。这项研究还表明,即使没有冲击波,月球暴露也会发生。比如当太阳风侧向吹的时候;这表明,接触的频率可能比之前认为的还要高。

由于美国宇航局的Artemis项目准备在人类返回之前将新的科学和技术实验送去,了解该地区的粒子辐射环境至关重要,在风暴发生时,粒子辐射可能会对电子设备和人类造成潜在的损害。来自THEMIS-ARTEMIS和其他任务的数据帮助科学家和工程师更好地了解月球环境,并将有助于将在月球表面的发现与背景结合起来,保护月球资产。

参考文献:近月轨道地尾磁层顶的异常位置:一个案例研究作者:尚w.s.、唐b.b.、史Q. Q.、田A. M.、Y.周振华,姚振华,戴志玲,雷振英,傅少云,吕振英,蒲振英,法扎克尔利,邓洛普,刘振英,王明,2020年4月15日,地球物理研究:空间物理。

ja027401 DOI: 10.1029/2019

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