太陽作為地球生物主要能量來源，其活動也時刻影響著地球的環(huán)境。隨著人類科技進(jìn)步和更多電子及空間設(shè)備的應(yīng)用，太陽活動對人類的影響也在被逐步放大，因此監(jiān)測太陽活動和預(yù)測日地空間天氣成為人類科學(xué)研究的重要內(nèi)容。行星際磁場是太陽磁場向行星際空間的延伸，長期以來，人類主要通過日冕儀監(jiān)測太陽表面的活動，結(jié)合地面和航天器上的監(jiān)測，對行星際磁場變化開展研究并預(yù)報這些變化對地球磁場造成的擾動，也就是通常說的空間天氣預(yù)報。但是，在日地間廣袤行星際空間中，監(jiān)測手段始終是整個監(jiān)測系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，難以提供一幅完整的行星際磁場變化的瞬時圖像，顯然這是空間環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報所需的重要信息。
銀河宇宙線主要由帶正電高能粒子組成，以接近光速從四面八方撞向地球，而太陽就像一把傘，抵擋著這些高能粒子，形成了一個陰影（簡稱“日影”）。宇宙線從太陽傳播到地球只需8分鐘，期間受日地空間不同處磁場影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此日影位置的移動就可以示蹤宇宙線的偏轉(zhuǎn)，宇宙線就像一個探針，可以“診脈”日地空間磁場強度及其變化。此前宇宙線探測陣列雖然也能夠觀測日影，但是因為陣列靈敏度限制，無法利用當(dāng)天的數(shù)據(jù)就實現(xiàn)日影的精確測量。拉索以其超群的高靈敏度，首次實現(xiàn)了這種當(dāng)日及時觀測，研究人員借助每天日影位置移動信息，成功測量到了2021年3月到10月期間每天行星際磁場強度及其變化（圖1），并發(fā)現(xiàn)該測量領(lǐng)先地球附近航天器測量
天，為長期監(jiān)測行星際磁場及其變化提供了一個新的監(jiān)測手段，彌補了在日地間大范圍內(nèi)測定行星際磁場的短板，為空間環(huán)境研究和預(yù)報注入了新的活力。此外，3.31天的領(lǐng)先時間也挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的行星際磁場模型Parker模型，因為該模型預(yù)期領(lǐng)先時間僅有2.06±0.04天。
圖1： 拉索利用宇宙線日影測量日地間磁場示意及提前3.3天測量到的地球附近行星際磁場強度及其隨時間變化。
拉索位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，于2021年7月開始穩(wěn)定運行，是國際上領(lǐng)先的宇宙線探測裝置。拉索國際合作組基于拉索實驗數(shù)據(jù)已在多個物理方面取得重要成果，本次發(fā)現(xiàn)是拉索在宇宙線應(yīng)用研究方面取得的第一個重要成果。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金和博士后科學(xué)基金等資助。
在線文章網(wǎng)址：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100695
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