了解地球大气层中的电离层非常重要，因为它对通信系统、卫星和包括臭氧层在内的关键化学特征都有影响。
日本东北大学的地球物理学家Yuto Katoh领导的一项模拟研究对高能电子的活动有了新的认识，该研究发表在《地球、行星和空间》杂志上。
“我们的研究结果阐明了地球周围的地磁场在保护大气层免受高能电子伤害方面意想不到的作用，”Katoh说。
电离层是距离地球表面大约60到600多公里的一个广阔区域。它包含带电粒子，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。
电离层的两极区域受到一种特别稳定的高能电子流的影响，这一过程被称为电子沉淀。这些“相对论性”电子以接近光速的速度运动，在这里，爱因斯坦相对论的影响变得更加显著。
它们与气体分子碰撞，导致电离层的许多现象，包括彩色的极光。这一过程受到地磁场对所涉及的带电粒子的影响的严重影响。
东北大学的研究小组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，特别关注于模拟一种相对未被研究过的“镜像力”对电子沉淀的影响。这是由于在地磁场的影响下作用于带电粒子的磁力造成的。
模拟演示了镜像力如何使相对论电子向上反弹，其程度取决于电子到达的角度。预测的影响意味着电子与电离层中比先前推测更高的带电粒子发生碰撞。
说明这项工作重要性的一个例子是，Katoh评论说:“设法通过镜像力的沉淀电子可以到达中低层大气，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，降低了臭氧对生物体免受紫外线辐射的保护作用。
Katoh强调，这项研究的关键理论进展是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意义，使它们远离低层大气。
“我们现在已经开始了一个项目，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，以对这些关键的地球物理过程有更深入的了解，”Katoh说。(ANI)
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