||
太阳也有“影子”。来自银河的高能宇宙线粒子不停地照射着地球,而太阳则像一把伞一样,挡住这些粒子,形成宇宙线的太阳影子。带正电的宇宙线粒子,在日地空间磁场的作用下,其行进方向会发生偏转,太阳影子也相应移动。利用这种移动的观测,国家重大科技基础设施“拉索”(LHAASO)实现了比航天器提前3.3天测量日地空间磁场及其变化,为日地空间环境研究注入了新的活力。
Video 1 “拉索”落日航拍
从2011年起,我们利用位于西藏羊八井的中意合作ARGO-YBJ实验,对宇宙线太阳影子进行了数年的观测。这是我们首次定量测量日地空间磁场强度。当时,我们已经意识到,宇宙线的观测将为实时监测日地空间环境变化提供宝贵的信息。随着新一代宇宙线观测实验——高海拔宇宙线观测站(LHAASO,简称“拉索”)的启动,我们得以首次实现对宇宙线太阳影子的每日观测。这一进展极大地推动了日地空间磁场的每日监测。本文旨在展示我们如何利用宇宙线对日地空间行星际磁场观测采用的这种新方法,来丰富现有日地空间环境监测信息。我们将分享我们在创新测量技术方面取得的成果,并推动人类对行星际磁场分布规律的更深入理解。
图1 图文摘要
60多年前,Parker E.N.提出了一个开创性模型(即Parker模型):太阳磁场被太阳风向外吹出至行星际空间形成了行星际磁场,随着太阳的自转,行星际磁力线在太阳的黄道面上将呈现出螺旋线形态。随后,一系列航天器开始监测太阳风及其携带磁场性质,深化了人类对日地空间磁场和空间天气的认识。但是日地行星际空间广袤,很大范围内缺乏长期监测手段。因此,需要更多的监测手段来共同拼出一副完整的行星际磁场图像,同时为日地空间环境监测和预报提供重要信息。
银河宇宙线是来自宇宙深空的高能粒子,时刻以光速从四面八方撞向地球,而太阳就像一把伞,抵挡着这些粒子,形成太阳影子。宇宙线主要由带正电原子核组成,它们受到日地空间行星际磁场的影响持续偏转,最终使太阳影子发生移动。国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站(LHAASO,简称“拉索”) 是国际领先的宇宙线探测装置,其中一平方公里的地面簇射粒子探测器阵列在世界上首次实现了每天对太阳影子的高显著性观测。借助这一观测能力,“拉索”成功测量到了2021年3月到10月期间每天行星际磁场强度及其变化(图2),这个测量领先地球附近航天器测量3.31±0.12天。这一研究成果为长期监测行星际磁场及其变化提供了一个新的方法。
图2 LHAASO和3.3天后航天器观测的每天横向行星际磁场结果对比
针对“拉索”观测到的行星磁场提前航天器测量3.31±0.12天这一结果。我们进行了详细的模拟计算,发现基于行星际磁场Parker模型预期得到的时间差为2.06±0.04天,与观测结果有明显偏离,说明现有行星际磁场模型与真实情况有明显差别。我们的研究结果为进一步改进理论模型提供了重要的观测证据。
总结与展望
“高海拔宇宙线观测站”(LHAASO)实验通过观测每天太阳的宇宙线影子的变化,成功测量了日地空间行星际磁场。这项测量结果提前地球附近变化3.3天。未来,该技术可用于优化行星际磁场模型,探索太阳附近日冕磁场及爆发事件,进行长期空间天气监测,并为地球所受影响的预报研究提供支持。
责任编辑
潘 安 中国科学院西安光学精密机械研究所
容晓晖 中国科学院物理研究所
本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第五卷第六期以Report发表的“Monitoring the daily variation of Sun-Earth magnetic fields using galactic cosmic rays” (投稿: 2024-04-10;接收: 2024-09-03;在线刊出: 2024-09-07)。
DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100695
引用格式:The LHAASO Collaboration. (2024). Monitoring the daily variation of Sun-Earth magnetic fields using galactic cosmic rays. The Innovation 5(6), 100695.
原文链接:https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00133-4
扫二维码|查看原文
作者简介
本文的作者为LHAASO国际合作组,通讯作者为南云程博士、陈松战研究员和冯存峰教授。
南云程,高能物理研究所粒子天体中心博士后。主要从事宇宙线日影研究。
陈松战,高能物理研究所研究员,LHAASO国际合作组物理协调人。主要从事宇宙线探测及相关物理研究。
https://people.ucas.edu.cn/~chensz
冯存峰,山东大学物理学院教授。主要从事宇宙线探测及相关物理研究。
https://faculty.sdu.edu.cn/feng_cunfeng/zh_CN/index.htm
往期推荐
1400000000000000电子伏特!它看到了! |
► 点击阅读 |
X射线观测揭示银河系中PeV宇宙线的可能来源 |
► 点击阅读 |
寻找宇宙中第二个家园 |
► 点击阅读 |
124光年外之外的系外行星上有海鲜味? |
► 点击阅读 |
太阳系邻居的“人口调查”: 寻找另一颗“地球” |
► 点击阅读 |
对跖点效应揭示火星古地壳的南北差异 |
► 点击阅读 |
嫦娥六号采样区地质历史和样品可能解决的科学问题 |
► 点击阅读 |
首篇嫦娥五号样品研究成果综述 |
► 点击阅读 |
嫦娥五号月球样品揭示月球“长寿”之谜 |
► 点击阅读 |
Focus: 嫦娥五号月球样品改写月球演化历史 |
► 点击阅读 |
嫦娥回家:新样品 · 新机遇 · 新突破 |
► 点击阅读 |
全球首套月壤颗粒写真发布 |
► 点击阅读 |
韦布眼中的外星世界 |
► 点击阅读 |
太阳爆发活动的数据驱动模拟 |
► 点击阅读 |
科学网—[转载]危化品 or 能源,氢能监管走向何方 | The Innovation Energy
科学网—[转载]月球大量开采水的新方法 | The Innovation
科学网—[转载]The Innovation | 2023 Impact Factor = 33.2
科学网—[转载]面向动力电池系统热安全的阻燃型多功能复合相变材料的防护机理研究 | The Innovation Materials
科学网—[转载]智能可穿戴血压监测将何去何从?| The Innovation Materials
科学网—[转载]星地激光通信的工程应用:搭建星地信息高速公路 | The Innovation
科学网—[转载]The Innovation入选中国科学院分区表1区
科学网—[转载]强厄尔尼诺爆发助推2023-2024年全球表面温度破纪录及其衍生气候危机 | Innov. Geoscience
科学网—[转载]从古老生物被膜样品中挖掘微生物资源 | The Innovation Geoscience
科学网—[转载]泛血管医学时代,好医生的胜任力评价将走向何方? | The Innovation
科学网—[转载]语言模型助力科学研究的第N种可能:解析现实世界中的配送路线优化问题 | The Innovation
科学网—[转载]大语言模型助力遗传病分子诊断 | The Innovation
科学网—[转载]解析催化剂表面再构机制来调控催化性能 | The Innovation Materials
科学网—[转载]践行生态文明建设的重要路径:发展基于生态系统质量管理的新型生态经济 | The Innovation
科学网—[转载]新冠紧急状态结束,挑战仍在继续 | The Innovation Medicine
科学网—[转载]多功能量子点点亮与重塑巨噬细胞 | The Innovation
科学网—[转载]不平等城市高温负担阻碍气候公义及可持续发展目标 | The Innovation
科学网—[转载]基于对环芳烷的双极性近紫外圆偏振发光材料 | The Innovation Materials
科学网—[转载]外量子效率达到35.2%的高性能红色延迟荧光材料 | The Innovation Materials
科学网—[转载] RXR—核内外双重调控肿瘤发生的关键因子 | The Innovation Life
科学网—[转载]容错拓扑量子计算的原理性验证 | The Innovation
科学网—[转载]The Innovation Medicine 创刊 | Volume 1 Issue 1 Live Now
科学网—[转载]The Innovation Materials 创刊 | Volume 1 Issue 1 Live Now
科学网—[转载]The Innovation Geoscience 创刊 | Volume 1 Issue 1 Live Now
科学网—[转载]The Innovation Life 创刊 | Volume 1 Issue 1 Live Now
科学网—[转载]探索饮食、益生菌和肿瘤免疫治疗之间相互作用的新兴范式 | The Innovation
科学网—[转载]电荷调控:增强疫苗免疫效力的新方法 | The Innovation
科学网—[转载]将社会神经科学融入自主驾驶人机交互行为理解 | The Innovation
科学网—[转载]高分辨率卫星观测助力解决水文研究新难题 | The Innovation
科学网—[转载]人工冬眠是科幻还是科研? | The Innovation
科学网—[转载]时空深度挖掘,AI赋能城市计算新时代 | The Innovation
科学网—[转载]理解区域气候变化中更复杂的多维相互作用 | The Innovation
科学网—[转载]黑洞燃料的直接观测 | The Innovation
科学网—[转载]从地底到深空:核天体物理实验帮助解开古老恒星中元素产生之谜 | The Innovation
科学网—[转载]智能无人集群威胁将至,如何防御和对抗?| The Innovation
科学网—[转载]肠道干细胞逆行:结直肠癌预防的新启发 | The Innovation
科学网—[转载]揭开人体膜解剖的神秘面纱 | The Innovation
The Innovation 简介
扫二维码 | 关注期刊官微
The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球58个国家;已被151个国家作者引用;每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员,来自22个国家;50%编委来自海外(含39位各国院士);领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC,EI,中国科学院分区表(1区)等收录。2023年影响因子为33.2,2023年CiteScore为38.3。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation在海内外各平台推广作者文章。
期刊官网:
期刊投稿(Submission):
www.editorialmanager.com/the-innovation
商务合作(Marketing):
marketing@the-innovation.org
The Innovation 姊妹刊
The Innovation
期刊标识
See the unseen & change the unchanged
创新是一扇门,我们探索未知;
创新是一道光,我们脑洞大开;
创新是一本书,我们期待惊喜;
创新是一个“1”,我们一路同行。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-12-3 06:57
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社