太阳超级风暴释放了地球高层大气中稀有金属云

科学家发现，在最近的一次太阳风暴期间，一种名为“零星E层”的稀有电离层云在全球范围内激增，这为人们了解太空天气被忽视的影响提供了新的视角。图片来源：NASA科学可视化工作室和NASA DRIVE地球空间风暴科学中心

白色轨道轨迹：风暴期间所有绕地球运行的卫星

橙色轨道：六艘 GDC 航天器的拟定轨道

橙色到紫色的线：地球周围的磁场线

蓝色轨迹：太阳风速度追踪器

绿云：电场电流强度

地磁风暴刺激电离层形成电离层

九州大学的科学家在母亲节发生的一次强地磁风暴中发现了地球表面高空的惊人现象。该团队将他们的研究成果发表在《地球物理研究快报》上，报告了大气层中一个鲜为人知的部分——零星E层——的异常行为，该层位于海拔约90至120公里处。

电离层的这个区域是神秘的电离金属粒子斑块的所在地，被称为零星E云。这些云很薄，厚度只有1到5公里，但却极其密集。它们突然出现，然后又迅速消失。在太阳风暴的恢复阶段，这些云急剧增强。

研究人员发现，这种现象集中在东南亚、澳大利亚、南太平洋和东太平洋。更耐人寻味的是，他们发现这些云层似乎在全球范围内移动，首先出现在极地附近，然后逐渐出现在低纬度地区。这种模式表明风暴引发了大规模大气波。

这张可视化图表展示了地球磁层正遭受地磁风暴袭击的场景。MAGE 模型模拟了 2024 年 5 月 10 日至 11 日期间发生的真实事件。视频来源：NASA科学可视化工作室和 NASA DRIVE 地球空间风暴科学中心

重新审视被忽视的电离层

“在研究母亲节地磁风暴时，许多研究人员关注的是电离层F层的情况。它位于海平面以上约150-500公里，是电离最活跃的地方，”领导这项研究的九州大学理学院教授刘慧欣解释说。“由于偶尔出现的E层似乎并未受到太阳风暴的影响，因此在风暴期间的研究并不深入。但我们想看看像母亲节地磁风暴这样强大的事件是否会对E层造成影响。我们的发现非常有趣。”

为了进行调查，该团队收集了大量数据。他们使用了37台地面雷达（称为电离层探测仪），并结合了环绕地球的COSMIC-2卫星网络的测量数据。这些结合使他们绘制出了迄今为止最详细的全球地图之一，展现了强太阳风暴期间和之后的零星E活动。

来自两极的线索：追踪E层运动

“如此大量的数据对于探测零星E层的存在以及追踪它们随时间推移的形成位置都至关重要，”刘继续说道。“我们在分析中发现，零星E层形成于太阳风暴的主要阶段之后，也就是我们所说的恢复阶段。零星E层也首先在地球两极周围的高纬度地区被探测到。然后，随着时间的推移，它们逐渐在低纬度地区被探测到。这种从高纬度向低纬度传播的特性表明，零星E层很可能是由东区中性风扰动造成的。”

了解E层的活动至关重要，因为它有可能干扰高频（HF）和甚高频（VHF）波段的无线电通信。研究团队希望他们的新发现能够更好地理解E层活动以及这种独特现象在电离层中是如何产生的。

预测潜力：缓解未来通信中断

“我们现在知道，在太阳风暴的恢复阶段，零星的Es信号会增强，因此，或许我们可以利用研究中发现的传播特性，更准确地预测零星的Es信号，并减轻潜在的通信中断，”刘总结道。“我们还计划重新审视其他太阳风暴的数据，看看能否更好地理解这些现象。”

编译自/ScitechDaily