Arase在范艾伦内辐射带探测到电子加速现象——ScienceAlert

2024年5月一次强烈地磁暴期间，日本卫星Arase记录到地球内辐射带内的电子被加速至兆电子伏能量。此前，这一区域被认为是一道天然屏障，能够阻止能量极高的电子向更靠近地球的区域穿透，ScienceAlert报道称。

风暴期间的观测

由名古屋大学空间物理学家Yoshizumi Miyoshi领导的团队所开展的研究发表在《Geophysical Research Letters》期刊上。科学家分析了Arase的测量数据，该卫星自2017年以来一直观测地球的辐射带。

在风暴后的恢复阶段，该航天器记录到此前界定的边界内超相对论电子数量急剧增加。对于能量约为3兆电子伏的粒子，其通量比风暴前高出5000多倍。

起初，较低能量电子的数量增加。大约半天后，较高能量粒子的数量上升；约一天后，能量超过3兆电子伏的电子通量增加。研究人员认为，这一顺序表明粒子是在该区域内直接获得能量，而不只是从其他区域移动至此。

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屏障内部的条件

2014年，NASA范艾伦探测器任务的观测发现，在距离地球中心约三个地球半径处存在一道明显边界，能量最高的电子几乎不会穿透这道边界。研究人员将其解释为冷等离子体中电磁波的作用，这些电磁波会散射电子并将其导向大气层。

2024年5月的G5级地磁暴显著减少了地球等离子体层中的冷等离子体数量。这形成了一个稀薄环境，使chorus型电磁波得以传播。研究作者认为，这些波可能在此前界定的边界内加速了电子。

风暴过后，Arase在数月内仍记录到超相对论电子水平逐渐下降。观测持续至2024年10月，当时地球附近发生了另一场太阳风暴。