1958年，空間科學(xué)家在地球大氣層上部區(qū)域發(fā)現(xiàn)了兩條范艾倫輻射帶，輻射帶呈環(huán)圈形，好似油炸食品“甜甜圈”的外形。不同帶電粒子的混合構(gòu)成了范艾倫輻射帶，輻射帶的內(nèi)側(cè)由高能電子和高能正離子組成，輻射帶的外側(cè)由高能電子組成，大氣層上方的兩條范艾倫輻射帶環(huán)繞著地球，太陽風(fēng)和地球磁場的相互作用影響了輻射帶的性質(zhì)，范艾倫輻射帶在地球的上方形成了兩條天然屏障?？臻g科學(xué)家一直在探測范艾倫輻射帶的范圍和屬性，2013年2月，一支科學(xué)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了令人驚奇的第三條范艾倫輻射帶，《科學(xué)》雜志刊載了科學(xué)團(tuán)隊的探測成果。

第三條范艾倫輻射帶位于第一條和第二條范艾倫輻射帶之間，比較窄的輻射帶似乎有時隱時現(xiàn)的特征，時而出現(xiàn)在某個位置，時而從某個位置消失。藝術(shù)概念圖描繪了范艾倫輻射帶，它是一個好似甜甜圈形狀的區(qū)域，含有致命的電子，環(huán)繞地球的范艾倫輻射帶經(jīng)常受到太陽風(fēng)暴和其它空間天氣事件的影響，隨之發(fā)生膨脹，波動性的輻射帶對衛(wèi)星通訊、GPS衛(wèi)星以及宇航員的生命構(gòu)成了很大的威脅。第三條范艾倫輻射帶出現(xiàn)后又消失了，奇特的隱身現(xiàn)象引起了科學(xué)家的關(guān)注。

加州大學(xué)洛杉磯分校大氣和海洋學(xué)院的研究人員組成了一支科學(xué)小組，相當(dāng)成功地解釋了第三條范艾倫輻射帶時而產(chǎn)生、時而消退的物理機(jī)制，《地球物理學(xué)研究通訊》雜志刊登了科學(xué)小組的研究成果。加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員理查德·索恩和他的同事發(fā)現(xiàn)，第三條范艾倫輻射帶的活動周期為四周時間，通過定量分析輻射帶內(nèi)分散電子的相對論運(yùn)動和定性分析磁場的惠斯勒模型在稠密等離子體中產(chǎn)生的波動作用，科學(xué)小組很好地解釋了輻射帶不同尋常的緩慢衰變過程，只有當(dāng)相對論電子的注入能量達(dá)到2兆電子伏特時，他們才能觀測到輻射帶的呈現(xiàn)。

在范艾倫輻射帶的剖面圖中，兩個范艾倫探測器從輻射帶穿過。范艾倫輻射帶是一個環(huán)繞地球的甜甜圈形狀的區(qū)域，其中含有高能粒子，主要是電子和離子。2012年8月31日，太陽表面噴射了一個巨大的日珥，粒子被噴向地球的同時形成了一個奔向地球的沖擊波，該事件可能是第三條輻射帶形成的原因。NASA擬定了范艾倫探測器的使命計劃，理論研究和實際應(yīng)用的重要價值是使命計劃的主要探測目標(biāo)，輻射帶內(nèi)的電子形成了相對論的運(yùn)動，這些電子有一個形成和最終損失的過程。

范艾倫探測器在2012年夏季發(fā)射升空，兩臺“雙胞胎”探測器來回穿梭了輻射帶，收集了大量的探測數(shù)據(jù)。輻射帶內(nèi)有強(qiáng)烈的輻射，對太空粒子形成了類似加速器的作用，高強(qiáng)輻射和粒子的高速運(yùn)動對近地軌道的衛(wèi)星和其它太空飛行器產(chǎn)生了致命的危害，假如宇航員在輻射帶內(nèi)執(zhí)行一條走出太空艙的操作指令，那么他們將會暴露在強(qiáng)輻射線的太空環(huán)境，衛(wèi)星和宇航員在穿越范艾倫輻射帶時必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施，加深對地球上空輻射帶的了解十分重要，現(xiàn)代信息社會對太空技術(shù)的依賴程度越來越高。

科學(xué)家以前一直認(rèn)為，在地球大氣層外只有兩條范艾倫輻射帶，2013年，粒子探測器在兩條輻射帶之間發(fā)現(xiàn)了第三條范艾倫輻射帶，加拿大阿爾伯塔大學(xué)的科學(xué)家認(rèn)為，太陽的“太空海嘯“形成了第三條范艾倫輻射帶。低頻的等離子體波穿過了外圍的輻射帶，進(jìn)入到了地球上空1000到50000公里的區(qū)域，第三條范艾倫輻射帶由此形成。阿爾伯塔大學(xué)的科學(xué)家觀察到了一些巨大的等離子體波，它們看起來非常像是一場發(fā)生在太空的海嘯，等離子體波攪動了周圍的輻射帶，十分快速地沖散了外圍的輻射，阿爾伯塔大學(xué)科學(xué)家的“海嘯理論“很好地解釋了神秘性的第三條范艾倫輻射帶的形成和結(jié)構(gòu)。

（編譯：2021-8-1）