科学的科普（18）微观物理（4）射线对气体的影响C

时间: 2025-08-14 22:34:48 |   作者: 过压保护器件

　　，第二天，全球产生了很强的极光，在热带区域都可见。因而，他认为地球上的极光与太阳有关，这是最早运用科学观测材料将太阳活动和极光联系起来（但不是因果）。

　　1858年，德物理学家普吕克尔运用低压气体放电管研讨气体放电时发现了阴极射线年，德国物理学家戈德斯坦将这种射线命名为阴极射线( cathode ray)。

　　auroral hypothesis：极光是由阴极射线被引导到地球磁极后产生的现象，射线很大或许来自太阳。

　　1900年-1908年，他做了真空室中模仿日地体系的试验，即闻名的地球模型试验，初次在试验室内产生了人工极光。地球模型英文为terrella，是在一个球体内装入条形磁铁模仿地球的磁性特征进行试验的设备，最早由William Gelbert吉尔伯特在研讨地球磁场时创造，Terrella最早运用于1613年，意为小地球Earthkin。

　　Olav Devik在1000 L世界和36 cm地球模型前合影（1913年）。下文中钞票上的试验设备线条图即来此这张相片。然后阴极射线管作业时，在地球的南北极呈现了相似极光的现象。

　　伯克兰还提出了极光为条带形的原因。带电粒子（离子）在地球磁场的引导下进入大气上层，被大气弹回，沿磁力线回来太空，因而构成了一个电流（后来被称为伯克兰电流

　　Auroral-like Birkeland currents created by scientist

　　可是，因为其时不知道地外空间有很多离子粒子射线，射线与气体效果产生光，这个假说大大超前了同年代科学家的认知。

　　“在7个自在气球飞翔中的贯穿辐射”的论文，提出大气层外存在穿透性很强的辐射，将空气电离。“这种迄今为止尚不为人知的东西主要在高空发现……它或许是来自太空的穿透辐射。”伯克兰的假说在科学界有很强的对立声响。在后来的科学史材猜中，许多作者对这些对立声响及其持有者怀有负面的爱情，可是我认为这些对立（即使是持有者为保护本身的学术方位）是科学发现过程中有必要的存在，即科学发现有必要实证。

　　4日，苏联发射成功第一个人造卫星斯普特尼克1号（Sputnik-1）。仅仅一个月后，在11月3日，苏联发射了大得多、也更为杂乱斯普特尼克2号，在莫斯科国立大学的谢尔盖·韦尔诺夫（Sergei Vernov）领导下，在卫星安装了一根盖革-缪勒管，这是进入太空的第一个科学仪器，丈量卫星遭受的辐射程度。在二战之前的许多年里，韦尔诺夫现已用建在地上上和由气球带着的仪器来研讨世界射线。

　　2号卫星在远地点掠过澳大利亚上空时记录了卫星的数据，并要求取得暗码，以便破译那些数据。苏联人拒绝了。当苏联人要求从澳大利亚人手上取得数据时，澳大利亚人也拒绝了。苏联科学研讨便是这样遭到“保密”的阻碍。1958

　　31日，也便是斯普特尼克2号卫星发射升空后的不到3个月，探险者1号卫星进入了环地球轨迹。詹姆斯·范艾伦（James Van Allen）和他在艾奥瓦大学的研讨团队在探险者1号卫星上安装了盖革-缪勒管。范艾伦与他的团队比韦尔诺夫和他的搭档们更快地意识到，他们从探险者1

　　1号卫星上升进入太空的头几分钟内，卫星上的盖革-缪勒管计数器的表现是可以了解的。可是，随后的数据让人困惑：有些阶段的计数率与世界射线的预期值相吻合，其他阶段的计数率远远更高，可是在其他时分，计数率跌到了零。信号的频频丢掉（以现在的规范来看，那时卫星的电力传送很弱）和核算卫星轨迹的困难使得对那些数据的了解进一步杂乱化。范艾伦开始认为他们探测到的是导致极光产生的低能粒子。

　　-缪勒管进入饱和状态，这样它就无法区别不接连的脉冲，会完全中止计数。成果证明，这一领会是要害，麦基尔韦恩在试验室里将一根盖革-缪勒管原型露出在激烈的X光源面前，确证了这种或许性。他和搭档厄尼·雷（Ernie Ray）看见露出试验的成果后，雷在范艾伦的房门上留下了这句现在成为名言的话――“太空是放射性的”。

　　当然，美国和苏联的研讨人员都不信任太空是放射性的；这句话捕捉到了他们的振奋和深信，他们信任仪器作业正常。从探险者1号和探险者3号卫星（这颗卫星的发射是在研讨人员于1958年4月做出开创性的剖析之前）上取得的数据仅有或许的解说便是，卫星在某些轨迹上遭遭到极高的粒子通量――这些通量最少是估计从世界射线月，范艾伦在美国地球物理联盟的一次会议上宣告了这一发现。

　　范艾伦宣告，美国探险者号卫星及前锋号卫星在地上上空的

　　内，发现了两条广大的辐射带。这两条辐射带离地上400英里起，向上延伸至15000英里。这两条辐射带对称于地球赤道摆放，且只存在于低磁纬区域上空。依据范艾伦对发现这一辐射带的奉献，科学界将其命名为范艾伦辐射带。

　　被地球磁场抓获，捆绑在离地表必定间隔的高空构成一条带电粒子带。范艾伦总算经过盖革辐射计数器捕捉到了这一信息。为此，1959年，范艾伦还登上了《年代》的封面，评上了美国科学院院士。

　　是太空年代的第一个重要地理发现，范艾伦辐射带也衍生出磁层物理这一全新的研讨范畴，全球共有20多个国家的1000多名科学家在从事该范畴的研讨。后来发现了第三条辐射带，可是或许都不安稳存在。1992

　　2月初，美国和俄罗斯的空间科学家宣告，他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带坐落表里范艾伦带傍边的方位，是由所谓的失常世界线---大部分是丢掉一个电子的氧离子构成的。2012年8月30日，双子卫星，发现范艾伦辐射带第三层。间隔地球13000-60000千米，强度比前两层高很多倍。（四）伯克兰电流

　　Skylab空间站旨在为宇航员供给研讨太阳及其对地球影响的环境。该试验室包含一座阿波罗望远镜-一个用于调查各种波长的太阳辐射的太阳观测台。在这个空间站观测到了南半球的极光。

　　NASA astronaut Owen K. Garriott captures stunning view of southern aurora from Skylab 3 space station in 1973.

　　依据多年的观测，Clauer 和McPherron (1974)制作了伯克兰电流的全图。前面Figure 10中的电流仅仅下图中红框内的一小部分的细节。

　　现在咱们我们都知道，极光是范艾伦辐射带的带电粒子在接近南北极的当地进入（相对）低层大气引发气体辉光的现象。

　　26日，切尔诺贝利核电站产生意外事故，放射线使空气中的氮气和氧气分子能量升高，处于激发态，等氮气和氧气分子再回到低能量的常态时，辐射出蓝色辉光。在核电站的上空产生了蓝色光柱。

　　200克朗的纸币，上面印有伯克兰的头像和运用的地球模仿设备，向这位挪威最出色的科学家问候。2020年这一版纸币中止印刷。