环绕地球的“泡沫”

人类活动的影响远远超出了地球表面。美国宇航局的范艾伦探测器的观察显示，环绕我们这个星球有很多人为的“泡沫”，有时候它们甚至可以作为阻挡高能粒子的障碍磁场。

科学家说，这种现象可能是由于与深海潜艇进行通信的超低频无线电信号（VLF）造成的，可以阻挡太空微粒物质通过我们的近空间环境。

在一项新研究中，研究人员开始研究人为空间天气环境，包括化学释放实验的影响，高频波加热电离层，以及VLF波与辐射带的相互作用。这显示了星球周围的VLF泡沫，甚至可以通过诸如范艾伦探测器等航天器进行探测，该探测器在近地轨道运行。据研究人员介绍，这些信号是由地面站发送给潜艇。但是，它们不仅仅在海面以下传播。相反，VLF信号超越地球的大气层进入太空，在那里它们与高能量粒子的辐射相互作用。

根据美国宇航局，这些无线电信号有一天可以用来消除近地环境中的多余辐射，科学家正在努力查看在极端空间天气事件期间VLF传输是否可以去除高层大气中的带电粒子。我们知道的越多，就必须保护我们的卫星免受太空中的自然辐射的影响。

人为影响空间环境的历时

我们的冷战历史正在为科学家们提供一个机会，更好地了解我们周围的复杂的空间系统。空间天气 - 可能包括地球磁环境的变化 - 通常是由太阳的活动引发的，但最近在高空核爆炸实验中解密的数据已经提供了一个新的机制，这种机制引发了磁体系统的扰动。这些信息可以帮助NASA努力保护卫星和宇航员免受空间固有的辐射影响。

从1958年到1962年，美国和苏联，进行秘密高空核实验，这些实验都有特殊的代号如阿格斯和柚木等名称。实验早就结束了，当时是为军事而服务的。然而，今天，他们可以提供关于人类如何影响太空的重要信息。

麻省理工学院天文台的副主任Phil Erickson说，”这些实验是人为的，但是也像由太阳引起的一些太空环境变化的极端的例子。 “如果我们了解这些人为实验造成的空间环境的变化，我们可以更容易地了解近空间环境自然状态下的变化。

一般来说，空间天气 - 影响宇航员和卫星旅行的近地空间地区 - 通常是由外部因素驱动的。太阳发出数百万高能粒子，形成太阳能风暴，在遇到地球及其磁层之前跨越太阳系，而磁层是围绕地球的保护性磁场。大多数带电粒子被磁层偏转，但有些进入近地空间，并可能通过损坏车载电子设备和中断通信或导航信号来影响我们的卫星。这些颗粒以及伴随着它们的电磁能量也可以引起极光现象，而磁场的变化可以引起不稳定电流而损坏电网。

冷战时期，在距离地面16至250英里的高处引爆核弹的实验，模拟了这些由太阳引发的自然现象。爆炸时，第一次冲击波会喷出膨胀的火球，这是带有电粒子的高热气体，能够产生地磁干扰，扭曲了地球的磁场线并在地表形成电场。

一些实验甚至产生了人造辐射带，类似于天然的范艾伦辐射带，由地球磁场保持在适当位置的带电粒子层。人为捕获的带电粒子在数周内保持了相当大的数量，并且仍然稳定持续数年。这些天然和人造的微粒可能会影响太空卫星上的电子设备，实际上实验有很多副作用。

虽然人造的辐射带在物理上类似于地球的天然辐射带，但其捕获的微粒具有不同的辐射能量。通过比较微粒的能量，可以区分裂变产生的微粒和天然存在的微粒。

其他实验模仿了我们在太空中看到的其他自然现象。 1958年8月1日，柚木实验竟然创造出了人造极光。该实验是在太平洋约翰斯顿岛进行的。同一天，西萨摩亚的阿皮亚观察站观察到一个非常不寻常的极光，而激光通常只能在两极观察到。通过实验释放出来的粒子很可能会跟随地球的磁场线到波利尼西亚的岛国，引发极光。观察实验过程如何引起极光，可以深入了解自然极光的形成机制。

当年晚些时候，代号为阿格斯的实验进行，世界各地都有影响。这些实验在比以前的实验更高的高度进行，允许微粒在地球附近行进。从瑞典到亚利桑那州观察到突发的地磁风暴，科学家们用观察到的风暴持续时间来确定爆炸中的微粒速度。他们观察到两个高速波：第一次以每秒1860英里的速度移动，第二次是不到第一次四分之一的速度。与人造辐射带不同，这些地磁效应短暂，持续只有几秒钟。

大气核试验早已停止，目前的空间环境依然以自然现象为主。然而，考虑到这些历史事件，科学家和工程师就能够了解空间天气环境对我们基础设施和技术系统的影响。