盡管我們都說(shuō)人類(lèi)在改造地球，但是你可能萬(wàn)萬(wàn)想不到人類(lèi)對(duì)地球的改造或許已經(jīng)超出想象，甚至在太空中都進(jìn)行了改造。我們今天說(shuō)的太空環(huán)境改造絕不僅僅是發(fā)射人造衛(wèi)星那么簡(jiǎn)單，甚至還包括在地球周?chē)圃炝丝绶鶖?shù)萬(wàn)公里的巨大保護(hù)罩。而這個(gè)所謂的保護(hù)罩還不是科幻電影里人類(lèi)刻意為了抵御外星人建造的巨盾，而是我們?cè)跓o(wú)意之中制造的。大家好，我是濤濤隨記，請(qǐng)接著往下看。
范艾倫輻射帶。早在1958年美國(guó)物理學(xué)家詹姆斯范艾倫和他的同事意外發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)環(huán)繞地球運(yùn)行的高速粒子輻射帶。這兩個(gè)輻射帶完全受地球磁場(chǎng)的控制，接下來(lái)的發(fā)現(xiàn)表明他們的成因與人類(lèi)活動(dòng)有著密切的關(guān)系，是人類(lèi)在無(wú)意中制造出來(lái)的巨大屏障。這兩個(gè)輻射帶就是范艾倫輻射帶。而這里提到的范艾倫輻射帶一共有兩層一般認(rèn)為分布在南北緯40度到50度之間。其中內(nèi)層也叫內(nèi)帶，從地表以上640公里處一直延伸到9600公里的高空。而外層也叫外帶，更加廣闊，覆蓋范圍從地表以上13500公里延伸到58000公里。二者之間還有一個(gè)范艾倫帶縫。和內(nèi)層、外帶都充斥著高能粒子不同，范艾倫帶縫隙里的輻射非常少。
近幾年，科學(xué)家們又在地球上空發(fā)現(xiàn)了第三個(gè)范艾倫帶。和前兩個(gè)不同，這個(gè)范艾倫帶并不持續(xù)存在，只是偶爾出現(xiàn)，所以有時(shí)候會(huì)被忽略。自從范艾倫帶被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)家們就對(duì)他產(chǎn)生了濃厚的興趣。迄今為止，已經(jīng)有不下于1000名科研人員對(duì)范艾倫帶進(jìn)行過(guò)研究。
2012年，NASA還專(zhuān)門(mén)發(fā)射了一組雙胞胎衛(wèi)星探測(cè)器范艾倫探測(cè)器，對(duì)范艾倫帶進(jìn)行深入的研究。這兩個(gè)衛(wèi)星重量都不到700公斤，以每小時(shí)3200公斤的速度在范艾倫帶內(nèi)穿梭。通過(guò)彼此之間的相互配合，兩個(gè)衛(wèi)星在幾年的服役時(shí)間里給科學(xué)家們提供了大量寶貴的信息。
研究表明范艾倫輻射帶是在地球附近的近層宇宙空間中包圍著地球的大量帶電粒子聚集而成的輪胎狀輻射層。范艾倫帶粒子的主要來(lái)源是被地球磁場(chǎng)俘獲的太陽(yáng)風(fēng)粒子。這些帶電粒子在范艾倫帶兩轉(zhuǎn)折點(diǎn)間來(lái)回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)發(fā)生磁暴時(shí)，地球磁層受擾動(dòng)變形，而局限在范艾倫帶的高能帶電粒子大量泄出，并隨磁力線與地球的極區(qū)進(jìn)入大氣層，激發(fā)空氣分子產(chǎn)生美麗的極光。但實(shí)際上，由于高速粒子攜帶的能量比較大，因此范艾倫帶在一開(kāi)始對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)不是一個(gè)好消息。甚至有的時(shí)候當(dāng)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡路過(guò)范艾倫帶時(shí)，科學(xué)家都會(huì)臨時(shí)將其關(guān)閉，避免受到傷害。而這兩個(gè)范艾倫探測(cè)器當(dāng)真是明知山有虎，偏向虎山行，在高能粒子流中殊死奮戰(zhàn)，取得了一系列的發(fā)現(xiàn)。結(jié)果表明雖然對(duì)人類(lèi)探測(cè)器可能會(huì)有些影響，但從某種角度來(lái)說(shuō)，范艾倫帶也在拯救人類(lèi)。
長(zhǎng)期以來(lái)，每當(dāng)提起人類(lèi)對(duì)于自然的改造，伴隨著的總是野生動(dòng)植物水生火熱、自然環(huán)境被嚴(yán)重破壞等等負(fù)面的消息。不過(guò)隨著科學(xué)家對(duì)范艾倫帶的了解越來(lái)越深，們似乎也終于為自然做了點(diǎn)好事。2017年，范艾倫探測(cè)器在監(jiān)視地磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)一些奇怪的現(xiàn)象。那些危險(xiǎn)的來(lái)自于太陽(yáng)的高能粒子在靠近地球時(shí)被一種神秘的低頻屏障給阻攔了。進(jìn)一步的觀測(cè)表明，這種低頻屏障在長(zhǎng)時(shí)間里始終在推動(dòng)著范艾倫帶，使其向外擴(kuò)張，和20世紀(jì)60年代相比，太空中的輻射流下限已經(jīng)離地球越來(lái)越遠(yuǎn)了。
科學(xué)家指出范艾倫帶對(duì)于抵御太陽(yáng)輻射的高能粒子有著重要的作用，在很大程度上降低了高能粒子對(duì)地球的傷害。值得注意的是在太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度提升的時(shí)候，范艾倫帶也會(huì)膨脹，就好像有意提升自己的戰(zhàn)斗力來(lái)應(yīng)對(duì)更加棘手的敵人一樣。在太陽(yáng)風(fēng)最強(qiáng)烈的時(shí)候，外帶甚至可以膨脹100倍，將人類(lèi)的航天器包裹進(jìn)來(lái)，防止它們被太陽(yáng)輻射所傷害。可以說(shuō)范艾倫帶的出現(xiàn)純屬是人類(lèi)的無(wú)心插柳。科學(xué)家認(rèn)為范艾倫帶對(duì)于人類(lèi)和電子設(shè)備的保護(hù)和甚低頻VLF無(wú)線電通信有著密切的關(guān)系。
那么VLF又是什么呢？甚低頻無(wú)線電通信。我們的生活中很少聽(tīng)到VLF，是因?yàn)樗麄兇_實(shí)和我們的日常生活距離比較遙遠(yuǎn)。不過(guò)他在一些科學(xué)工程領(lǐng)域應(yīng)用比較多，尤其是在軍事上被廣泛應(yīng)用在雷達(dá)、潛水艇等方面。我們知道電磁波的頻率與波長(zhǎng)成反比，同時(shí)與其能量成正比。甚低頻的波段在3k和30k赫茲之間，相對(duì)來(lái)說(shuō)非常弱，所以對(duì)于我們的日常生活來(lái)說(shuō)用處不大。不過(guò)憑借著波長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，VLF在潛艇上可以大顯神威，可以繞過(guò)較大的障礙物，也可以在復(fù)雜地形中實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。VLF所產(chǎn)生的影響絕不僅僅限于海面以下，它甚至可以把勢(shì)力力延伸到大氣層以外的太空之中。
早在2017年的時(shí)候，馬薩諸塞州麻省生理工學(xué)院海斯塔克天文臺(tái)的菲爾艾里克森就指出一系列的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)結(jié)果都已經(jīng)表明在某些條件下VLFf頻率范圍內(nèi)的無(wú)線電通信信號(hào)確實(shí)可以對(duì)地球周?chē)母吣茌椛洵h(huán)境產(chǎn)生影響。VLF甚至還滯留在了地球大氣層以外的區(qū)域，形成一個(gè)巨大的氣泡，而根據(jù)范艾倫探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)，這個(gè)VLFvf氣泡和地球輻射帶的邊界竟然高度吻合，這意味著VLF信號(hào)的確可以對(duì)范艾倫帶內(nèi)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)造成影響，同時(shí)也給地球增加了一道防護(hù)罩。
盡管人類(lèi)的無(wú)心插柳給自己無(wú)形之間鑄造了一個(gè)巨大的屏障，但我們也不能為此而感到麻痹和滿足。畢竟從更多角度來(lái)看，人類(lèi)的活動(dòng)仍然給自然界帶來(lái)了大量負(fù)面的影響。同樣是在太空，目前有無(wú)數(shù)的太空垃圾在圍繞地球運(yùn)行，這也是人類(lèi)造成的后果，其危害同樣讓我們無(wú)法忽視。人類(lèi)要做的就是改善和保護(hù)我們的地球而不是破壞我們的地球。總之希望像這樣可以保護(hù)地球的范艾倫倫帶在未來(lái)會(huì)越來(lái)越多吧。
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