利維坦按：我們都知道，聲波只有通過介質才能傳播。但你可能會問，在宇宙中存在大量的星體，它們也是物質，為何不能傳播聲音呢？原因在于，宇宙實在是太大了。所以，這里所說的實際上是星際空間里沒有任何物質，因此聲音不能在其中傳播。但無線電波（電磁波）可以在宇宙空間的真空里傳播。
文/Mara Johnson-Groh
譯/楊睿
校對/石煒
原文/phys.org/news/2017-07-nasa-electrons.html
本文基于創作共用協議（BY-NC），由楊睿在利維坦發布
地球周圍充斥著磁場線和被困在磁場中的高能粒子，這些粒子在地球周圍高速“旋轉跳躍”、發散開去（圖源：NASA戈達德航天飛行中心/Brian Monroe）
太空并不“空”，也不像我們以為的那樣“萬籟俱靜”。雖然嚴格來講，太空是真空的，但太空中仍然包含著被磁場和電場控制的高能粒子。這些粒子和地球上的東西不同。在被磁場包圍的區域內，如地球周圍的太空環境中，粒子被各種電磁波的運動（等離子體波）拋來甩去、永不停歇。這些等離子體波就像咆哮奔騰的海浪一樣，創造出一種富有節奏感的雜音。借助合適的工具，我們就可以聽到太空的聲音。
像海浪翻滾橫過海洋一樣，太空中的干擾也會掀起洶涌的電波。波動的電場和磁場穿過離子塊和等離子體中的電子，讓其中一些粒子加速產生電波。這種相互作用控制了高能粒子在近地環境中的增減，使其維持平衡。
有一種等離子體波在近地環境的形成中扮演著最基本的角色，那就是哨聲模波（whistler-mode waves）。穿過的等離子體不同，電波產生的聲音也不同。比如說，緊緊圍繞著地球的區域被稱為等離子層（plasmasphere），這里的冷等離子體相對比較密集。這一區域內的電波聽起來就和區域外的電波完全不同。雖然不同的哨聲模波產生的聲音不同，但它們都以相同的方式移動，具有相同的電磁性質。
光線照射到地面時，放電也可以觸發哨聲模波。一部分電波逃脫大氣層，像碰碰車一樣沿著地球南北極之間的磁場線碰撞。閃電產生一系列不同頻率的波，頻率越高速度越快，因此電波產生的聲音音調也會越來越低。“哨聲模波”的名字就由此而來。
由不同機制觸發的不同類型等離子體波遍布地球周圍的不同區域（圖源：NASA戈達德航天飛行中心/Mary Pat Hrybyk-Keith）
在等離子層之外，等離子體更加脆弱，溫度也相對更高一點。這里的哨聲模波更像是一種音調漸高的唧唧聲，就像一群吵吵鬧鬧的鳥在嘰嘰喳喳的叫。這種電波被稱為合聲波（chorus）。電子被推向地球暗面時會產生合聲波。在某些情況下，這可能是由磁重聯引起的，磁重聯是指地球暗面纏結混亂的磁場線爆炸。這些低能電子撞擊等離子體時，會與等離子體中的粒子相互作用，傳遞能量，產生獨特的升調。
在等離子層中傳播的哨聲模波被稱為等離子層嘶聲（plasmaspheric hiss），聽起來就像是無線電臺的靜電干擾一樣。有科學家認為，嘶聲也是由閃電引起的；但另有科學家認為，這可能是由等離子層內泄漏的合聲波引起的。合聲波和嘶聲都是近地環境中的音調“升記號”。范艾倫輻射帶是由高能粒子組成、環繞地球的“甜甜圈”，也包括在近地環境中。
范艾倫探測器在環繞地球時利用EMFISIS儀器聽到了被稱為合聲波的等離子體波（來源 NASA/愛荷華大學）
美國國航局的科學家在范艾倫探測器的幫助下，正致力于了解等離子體波的動力學原理，希望能借此提高人類預測太空天氣的準確性。天氣預測不夠準確可能會對衛星和電信信號造成破壞性的影響。作為科學家觀察工作的一部分，他們已經記錄了地球周圍的粒子合聲中由不同等離子體波形成的怪聲。
美國國航局的兩臺范艾倫探測航天器利用一種被稱為EMFISIS的儀器在環繞地球時測量電磁波。EMFISIS是Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science（電磁場儀表套件和整合科學）的縮寫。航天器遇到電波時，傳感器會記錄電場和磁場頻率的變化。科學家將頻率轉換到可聽范圍內，就能讓我們聽到太空的聲音。
通過了解電波和粒子相互作用的機制，科學家可以知道電子如何加速、如何從輻射帶消失，這還可以幫助我們保護太空中的衛星和電訊設備。
美國宇航局的范艾倫探測器在環繞地球時聽到的合聲波（來源：NASA/愛荷華大學）
美國宇航局極地任務在環繞地球時聽到的等離子層嘶聲
美國宇航局極地任務在環繞地球時聽到的等離子層嘶聲（來源：NASA/愛荷華大學）
