马斯克的火箭又把地球电离层穿了一个洞

马斯克的火箭又把地球电离层穿了一个洞据航天专家称，埃隆·马斯克的太空探索公司SpaceX最近的一次发射又在地球电离层上造成了一个暂时的空洞。SpaceX从加州范登堡太空部队基地发射的“猎鹰9号”火箭在天空中留下了微弱的红光，这是电离层出现空洞的标志。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372405.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372405.htm

天文学家担心SpaceX的火箭在天空中撕出太多电离层空洞

天文学家担心SpaceX的火箭在天空中撕出太多电离层空洞这些发动机在电离层中产生空洞，电离层是地球周围的一层带电气体，在卫星通信中发挥着至关重要的作用。这些洞会产生红光，可以进一步影响天文学和天文学家研究天空的努力。SpaceX的猎鹰9号是世界上唯一可重复使用的中型运载火箭，虽然第一级助推器在大多数任务后降落在地球上，但第二级并未回收。完成任务后，一旦猎鹰9号的第二级交付了载荷，火箭就会启动发动机以降低高度并在大气层中燃烧，有时是在发射几周后。电离层从距地球表面60公里处开始，最高可达300公里。它是大气层最高的区域之一，在它之后，在浩瀚的太空开始之前，只存在一层额外的层。在电离层内，有几个层被“电离”，这是带电粒子的科学说法。电离层内的粒子由于其高度而被激发，这使得它们暴露在太阳辐射下。这种辐射也有助于地球上的人类，因为它可以帮助无线电波传播得更远。麦克唐纳天文台的史蒂芬·胡梅尔(StephenHummel)表示，猎鹰9号火箭制造了一个电离层洞。图/Spaceweather现在，根据德克萨斯大学奥斯汀实验室的斯蒂芬·胡梅尔的说法，猎鹰9号第二级正在电离层中打孔。火箭排出的废气可以去除电离层粒子的电荷，从而形成一个空白区域。作为下降旅程的一部分，火箭第二级在发射后大约一个半小时启动梅林发动机。发动机排出的废气主要由水蒸气、二氧化碳和一氧化碳组成。胡梅尔向Spaceweather解释说，由于猎鹰9号第二级的发动机点火发生在电离层较高的位置，因此由于缺乏整体大气密度，它会产生较大的孔。虽然研究人员不确定这些漏洞对天文学的影响，但他担心一旦SpaceX加快发射节奏，空洞的出现可能会变得比现在更加普遍。然而，也有一些研究人员很兴奋，因为火箭发射使他们能够有机会观察电离层去电离。2023年SpaceX创下了发射次数新纪录，距离全年结束还有一个月的时间。该公司还在德克萨斯州开发Starship火箭，如果Starship投入运营，那么该公司的发射次数还要再增多。SpaceX还因其星链卫星遮挡夜空而受到天文学家的批评，该公司的回应是对航天器进行升级以减少反射。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400747.htm

NASA探空火箭将在2024年日全食期间深入研究日食现象

NASA探空火箭将在2024年日全食期间深入研究日食现象日食路径附近的大气扰动（APEP）探空火箭将从美国宇航局位于弗吉尼亚州的沃勒普斯飞行设施发射，以研究月球与太阳日食时电离层产生的扰动。探空火箭曾在2023年10月日环食期间从新墨西哥州白沙试验设施发射并成功回收。这些探空火箭经过整修，配备了新的仪器，将于2024年4月重新发射。这次任务由佛罗里达州恩布里-里德尔航空大学工程物理学教授ArohBarjatya领导，他是该校空间与大气仪器实验室的主任。这张照片显示的是成功组装后的三枚APEP探空火箭和支持团队。团队负责人阿罗-巴尔贾提亚站在二楼护栏旁，位于中间上方。资料来源：美国国家航空航天局/贝里特-布兰德日食对电离层和通信的影响探空火箭将在三个不同时间发射：分别在日食高峰前45分钟、日食期间和日食后45分钟发射。这些时间间隔对于收集有关太阳突然消失如何影响电离层的数据非常重要，电离层产生的扰动有可能干扰我们的通信。电离层是地球大气层中的一个区域，距离地面55到310英里（90到500公里）。"电离层是一个电气化区域，它反射和折射无线电信号，并在信号通过时影响卫星通信，"Barjatya说。"了解电离层并开发模型来帮助我们预测干扰，对于确保我们这个日益依赖通信的世界顺利运行至关重要。"这个概念动画是观测者在日全食（如2024年4月8日发生在美国上空的日全食）期间可能看到的景象的一个示例。美国国家航空航天局科学可视化工作室电离层研究的挑战和机遇电离层是地球低层大气（我们生活和呼吸的地方）与真空空间之间的边界。电离层由被太阳能量或太阳辐射电离或带电的粒子组成。当夜幕降临时，电离层会逐渐变薄，因为之前电离的粒子会松弛下来，重新聚合成中性粒子。然而，地球的陆地天气和太空天气会对这些粒子产生影响，使电离层成为一个动态区域，很难知道电离层在特定时间会是什么样子。动画描述了电离层在24小时内的变化。红色和黄色区域代表白天的高密度电离粒子。紫色点代表夜间的中性、松弛粒子。资料来源：NASA/KrystoferKim通常很难利用卫星研究日食期间电离层的短期变化，因为卫星可能无法在正确的地点或时间穿过日食路径。由于日全食的确切日期和时间是已知的，美国国家航空航天局可以发射有针对性的探空火箭，在适当的时间和电离层的所有高度研究日食的影响。当食影穿过大气层时，会产生快速的局部日落，引发大尺度大气波浪和小尺度扰动或扰动。这些扰动会影响不同的无线电通信频率。收集有关这些扰动的数据将有助于科学家验证和改进当前的模型，这些模型有助于预测我们的通信，尤其是高频通信可能受到的干扰。动画描述了2017年日全食期间电离粒子产生的波。资料来源：麻省理工学院海斯塔克天文台/张顺荣。Zhang,S.-R.,Erickson,P.J.,Goncharenko,L.P.,Coster,A.J.,Rideout,W.&Vierinen,J.(2017).2017年8月21日日食诱发的电离层弓波和扰动。GeophysicalResearchLetters,44(24),12,067-12,073.https://doi.org/10.1002/2017GL076054.APEP火箭的最大飞行高度预计为260英里（420公里）。每枚火箭将测量带电粒子和中性粒子密度以及周围的电场和磁场。Barjatya解释说："每枚火箭都将弹射出四个二级仪器，大小相当于一个两升的汽水瓶，同样测量相同的数据点，因此它与15枚火箭的结果类似，但只发射了3枚。每枚火箭上的三个辅助仪器由安柏里德尔公司制造，第四个由新罕布什尔州的达特茅斯学院制造。"除火箭外，美国的几个小组还将通过各种手段对电离层进行测量。恩布里-里德尔大学的一个学生小组将部署一系列高空气球。马萨诸塞州麻省理工学院海斯塔克天文台和新墨西哥州空军研究实验室的合作研究人员将操作各种地面雷达进行测量。利用这些数据，恩布里-里德尔大学和约翰-霍普金斯大学应用物理实验室的科学家团队正在完善现有模型。这些不同的调查将有助于为了解电离层动力学的全貌提供所需的拼图。探空火箭能够在距离地球表面30到300英里的高空携带科学仪器。这些高度对于科学气球来说通常太高，而对于卫星来说又太低，无法安全到达，因此探空火箭就成了能在这些区域进行直接测量的唯一平台。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心期待即将到来的日全食当APEP探空火箭在2023年日环食期间发射时，科学家们看到，当日环食阴影掠过大气层时，带电粒子的密度急剧下降。Barjatya说："我们在第二枚和第三枚火箭上看到了能够影响无线电通信的扰动，但在当地日食峰值之前的第一枚火箭上却没有看到。我们非常期待在日全食期间重新发射它们，看看扰动是否从相同的高度开始，其幅度和范围是否保持不变"。美国毗连地区的下一次日全食要到2044年才会发生，因此这些实验是科学家收集关键数据的难得机会。APEP发射将通过美国宇航局瓦勒普斯飞行设施的官方YouTube页面进行直播，并在美国宇航局的日全食官方广播中播出。公众还可以从下午1点到4点在美国宇航局瓦勒普斯飞行设施游客中心亲自观看发射。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426211.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426211.htm

由神经网络提供算力 天文学家们整理出更精确的地球电离层模型

由神经网络提供算力天文学家们整理出更精确的地球电离层模型为了补偿电离层的延迟（这是全球导航卫星系统应用中的一个主要误差来源），可以利用电离层的模型及其波动的动态电荷分布。来自GFZ德国地球科学研究中心的研究人员ArtemSmirnov和YuriShprits已经推出了一个新的电离层模型。这个模型基于神经网络和19年的卫星测量数据，发表在《科学报告》杂志上。特别是，它可以比以前更精确地重建顶部电离层，即电离层的上部富含电子的部分。因此，它也是电离层研究进展的重要基础，可应用于电磁波传播的研究或某些空间天气事件的分析，例如。某一时间点地球周围电离层的电子密度：红色为高值，蓝色为低值。白线标志着地磁赤道。资料来源：Smirnov等人（2023）--科学报告背景：电离层的重要性和复杂性地球的电离层是上层大气的区域，高度约为60至1000公里。在这里，电子和正离子等带电粒子占主导地位，由太阳的辐射活动引起--因此得名。电离层对许多科学和工业应用很重要，因为带电粒子影响了电磁波的传播，如无线电信号。所谓无线电信号的电离层传播延迟是卫星导航最重要的干扰源之一。这与所穿越的空间中的电子密度成正比。因此，对电子密度的良好了解可以帮助纠正信号。特别是电离层的上部区域，即600公里以上，是值得关注的，因为80%的电子都聚集在这个所谓的顶部电离层。问题是，电子密度变化很大--取决于地球上方的经度和纬度、一天中的时间和年份以及太阳活动。这使得重建和预测它们变得很困难，例如，校正无线电信号的基础。地球周围电离层的电子密度在三个整天内的变化动画：红色为高值，蓝色为低值。白线标志着地磁赤道。资料来源：Smirnov等人（2023）--科学报告以前的模型电离层中的电子密度有多种建模方法，其中，国际参考电离层模型IRI，自2014年以来一直被认可。它是一个经验模型，根据对观测数据的统计分析，建立了输入和输出变量之间的关系。然而，它在顶层电离层这一重要领域仍有弱点，因为以前在该区域收集的观测数据覆盖有限。然而，最近，这一地区已经有了大量的数据。因此，机器学习（ML）方法适合于从中推导出规律性，特别是复杂的非线性关系。一个使用机器学习和神经网络的新方法来自GFZ德国地球科学研究中心的一个团队，围绕ArtemSmirnov（博士生和该研究的第一作者）和YuriShprits（"空间物理和空间天气"部门的负责人和波茨坦大学的教授），采取了一种新的基于ML的经验方法。为此，他们使用了19年来的卫星任务的数据，特别是CHAMP、GRACE和GRACE-FO，这些任务是由GFZ和COSMIC合作完成的，并且正在大力合作。这些卫星测量了电离层不同高度范围内的电子密度，涵盖了不同的年度和地方时间以及太阳周期。在神经网络的帮助下，研究人员随后为顶部电离层的电子密度开发了一个模型，他们称之为NET模型。他们使用了所谓的MLP方法（多层感知器），该方法反复学习网络权重，以非常高的精度再现数据分布。研究人员用其他三个卫星任务的独立测量结果测试了该模型。对新模型的评价"我们的模型与测量结果非常一致：它可以很好地重建顶部电离层所有高度范围内的电子密度，在全球范围内，在一年中的所有时间和一天中，以及在不同的太阳活动水平下，它的准确性大大超过了国际参考电离层模型IRI。此外，它还连续覆盖了太空，"第一作者ArtemSmirnov总结说。YuriShprits补充说："这项研究代表了电离层研究的范式转变，因为它表明电离层密度可以以非常高的精度进行重建。NET模型再现了支配顶部电离层动态的众多物理过程的影响，可以在电离层研究中具有广泛的应用。"电离层研究中可能的应用研究人员看到了可能的应用，例如，在波的传播研究中，校准通常具有未知基线偏移的新电子密度数据集，以背景模型的形式进行断层重建，以及分析特定的空间天气事件和进行长期电离层重建。此外，开发的模型可以连接到等离子体高度，因此可以成为IRI的一个新的最佳选项。所开发的框架允许无缝纳入新数据和新数据源。模型的再训练可以在标准的个人电脑上完成，并且可以定期进行。总的来说，NET模型代表了对传统方法的重大改进，并突出了基于神经网络的模型的潜力，为依赖GNSS的通信和导航系统提供更准确的电离层表示。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357415.htm

磁场的“恶作剧”：地球高层大气与卫星通信风暴

磁场的“恶作剧”：地球高层大气与卫星通信风暴根据一项新的研究，地球的高层大气在形成地磁暴方面起着至关重要的作用，太阳和电离层等离子体都有助于地磁暴的发展。一项新的研究揭示了地球高层大气在决定大型地磁暴如何发展方面的重要性。这项研究是由日本名古屋大学和美国新罕布什尔大学的研究人员领导的一个国际小组进行的。他们的研究结果揭示了地球大气层以前被低估的重要性。了解导致地磁暴的因素非常重要，因为地磁暴会对地球磁场产生直接影响，比如在电网中造成不必要的电流，干扰无线电信号和全球定位系统。这项研究可能有助于预测后果最严重的风暴。地磁科学家们早就知道地磁暴与太阳的活动有关。炙热的带电粒子构成了太阳的外层，也就是我们能看到的那一层。这些粒子从太阳中流出，形成"太阳风"，并与地球等太空物体相互作用。当这些粒子到达我们星球周围的磁场（即磁层）时，就会与之相互作用。带电粒子和磁场之间的相互作用导致了空间天气，即可能影响地球和卫星等技术系统的空间条件。地球大气层在制造影响卫星通信的大型风暴方面的重要性。资料来源：ERG科学小组磁尾及其重要性磁层的一个重要部分是磁尾。磁尾是磁层中沿太阳风流方向向太阳延伸的部分。磁尾内部是等离子体片区域，该区域充满了带电粒子（等离子体）。等离子体片非常重要，因为它是进入内磁层的粒子的源区，产生的电流会导致地磁暴。虽然太阳的重要性众所周知，但一个国际研究小组的目标是解开磁层中多少等离子体来自地球以及在地磁暴期间等离子体的贡献如何变化的谜团。该研究小组由名古屋大学特聘教授、新罕布什尔大学教授（交叉聘任）LynnKistler、名古屋大学教授YoshizumiMiyoshi和名古屋大学特聘教授TomoakiHori领导。在研究中，他们使用了2017年9月7日至8日发生的大型地磁暴的数据。在此期间，太阳释放出巨大的日冕物质抛射，与地球大气层相撞，引发了巨大的地磁暴。这次撞击破坏了磁层，导致无线电信号、全球定位系统和精密计时应用受到干扰。研究人员利用美国国家航空航天局/磁层多尺度（MMS）飞行任务、日本Arase飞行任务、欧空局/Cluster飞行任务和美国国家航空航天局/Wind飞行任务等多个空间任务提供的数据，对这一事件期间的离子传输进行了回顾性分析。他们将这些离子与太阳风离子和电离层本身的离子区分开来。利用对太阳风成分的同步测量来跟踪源变化，他们确定了近地等离子体薄层在发展过程中成分和其他性质的重大变化。等离子体片的这些特性，如密度、粒子能量分布和成分，会影响地磁暴的发展。在风暴的主要阶段开始时，风暴源由太阳风主导变为电离层主导。基斯特勒解释说："最重要的发现是，在地磁暴开始时，等离子体从太阳风为主变为电离层为主。这表明，地磁暴促使更多的外流从地球电离层流出，电离层等离子体可以在整个磁层中快速移动。总的来说，我们的研究通过显示地球电离层等离子体的重要性，有助于理解地磁暴的发展。我们发现了令人信服的证据，表明不仅来自太阳的等离子体会驱动地磁暴，来自地球的等离子体也会驱动地磁暴。简而言之，等离子体片的特性（密度、粒子能量分布、成分）会影响地磁暴，而不同来源的等离子体片的特性是不同的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393207.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393207.htm

官方发布黄色预警：未来3天太阳仍有可能爆发M/X级以上耀斑

官方发布黄色预警：未来3天太阳仍有可能爆发M/X级以上耀斑该现象是指，太阳表面抛洒出大量高能物质，造成了地球磁场的严重扰乱，有大有小。据悉，日冕物质抛射的级别分为A、B、C、M、X五个级别，其中A为最小级别，X为最大级别。太阳耀斑会影响向阳面的地球电离层，短波通信、导航定位以及海上搜救，还有一些应急通信，都是跟电离层状态息息相关。这一类灾害正随着人类太空科技的进步而逐渐凸显出来，尤其是对卫星、航天器安全，以及航空、通信、导航等领域产生影响和危害。不过，由于地球大气层和磁场的保护，其对地面人员的影响通常是有限的。但有医生指出，太阳活动和磁场干扰的增加，可能会引起老年人的血压变化，最近几天，对于高血压高危群体，应做好血压监测。对于普通公众，这类太阳活动不会造成可观的直接危险。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430108.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430108.htm