地磁场保护地球免受电子簇射
了解地球大气层高层电离层非常重要，因为它对通信系统、卫星和包括臭氧层在内的重要化学特征有影响。东北大学地球物理学家 Yuto Katoh 领导的一项模拟研究对高能电子活动有了新的见解，该研究发表在《 地球、行星和空间》杂志上。
加藤说：“我们的结果阐明了地球周围的地磁场在保护大气免受高能电子侵害方面发挥的意想不到的作用。”
电离层是距地球表面约 60 至 600 多公里的广阔区域。它含有带电粒子，这些粒子是由大气与太阳辐射相互作用产生的离子和自由电子的混合物。
电离层的极地区域在称为电子沉淀的过程中受到特别稳定和高能的传入电子流的影响。这些“相对论”电子以接近光速移动，爱因斯坦相对论的影响变得更加重要。它们与气体分子碰撞，导致电离层中的许多现象，包括色彩缤纷的极光显示。该过程很大程度上受到地磁场对所涉及的带电粒子的影响。
东北团队与德国和日本其他机构的同事一起开发了一种复杂的软件代码，该代码特别关注模拟相对未经研究的“镜像力”对电子沉淀的影响。这是由地磁场影响下带电粒子的磁力作用引起的。
模拟演示了镜像力如何导致相对论性电子向上反弹，反弹程度取决于电子到达的角度。预测的效应意味着电子与电离层中比之前怀疑的更高的其他带电粒子发生碰撞。
加藤用一个例子来说明这项工作的重要性，他评论道：“成功穿过镜像力的沉淀电子可以到达中层和低层大气，从而促进与臭氧水平变化相关的化学反应。” 大气污染导致两极臭氧水平下降，减少了臭氧对生物体免受紫外线辐射的保护。
加藤强调，这项研究的关键理论进展在于揭示了地磁场和镜像力在保护低层大气免受电子沉淀活动影响方面的惊人重要性，使它们保持更远的距离。
加藤说：“我们现在启动了一个项目，将这项工作中使用的模拟研究与极地电离层的实际观测相结合，以更深入地了解这些关键的地球物理过程。”
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