不是科幻片，地球被「人造保護罩」所包圍，科學家：純屬意外

儘管我們都說人類在改造地球，但是你可能萬萬想不到，人類對地球的改造已經超出想像，甚至在太空中都進行了改造。

我們今天說的太空環境改造絕不僅僅是發射人造衛星那麼簡單，甚至還包括在地球周圍製造了跨幅數萬公裡的巨大「保護罩」。而這個所謂的保護罩，還不是科幻電影裡人類刻意為了抵禦外星人建造的巨盾，而是我們在無意之中製造的……

範艾倫輻射帶

1958年，美國物理學家詹姆斯·范艾倫和他的同事意外發現了兩個環繞地球運行的高速粒子輻射帶，這兩個輻射帶完全受地球磁場的控制。接下來的發現表明， 它們的成因與人類活動有著密切的關係，是人類在無意中製造出來的巨大屏障。這兩個輻射帶，就是範艾倫輻射帶。

範艾倫輻射帶一共有兩層，一般認為分布在南北緯40°-50°之間。其中內層（也叫內帶）從地表以上640公裡處一直延伸到9600公裡的高空；而外層（也叫外帶）更加廣闊，覆蓋範圍從地表以上13500公裡延伸到58000公裡！二者之間還有一個範艾倫帶縫，和內層、外層都充斥著高能粒子不同，範艾倫帶縫裡輻射非常少。

近幾年，科學家們又在地球上空發現了第三個範艾倫帶。和前兩個不同，這個範艾倫帶並不持續存在，只是偶爾出現，所以有時候會被忽略。

範艾倫探測器

自從範艾倫帶被發現以來，科學家們就對它產生了濃厚的興趣。迄今為止，已經有不下於1000名科研人員對範艾倫帶進行過研究。

2012年，NASA還專門發射了一組雙胞胎衛星探測器——範艾倫探測器，對範艾倫帶進行深入的研究。這兩個衛星重量都不到700公斤，以每小時3200公裡的速度在範艾倫帶內穿梭。通過彼此之間的相互配合，兩顆衛星在幾年的服役時間裡，給科學家們提供了大量寶貴的信息。

實際上，由於高速粒子攜帶的能量比較大，因此範艾倫帶在一開始對於人類來說不是個好消息，甚至有的時候當哈勃太空望遠鏡路過範艾倫帶時，科學家都會臨時將其關閉，避免遭到傷害。而這兩個範艾倫探測器當真是「明知山有虎，偏向虎山行」，在高能粒子流中殊死奮戰，取得了一系列的發現。

結果表明，雖然對人類探測器可能會有些影響，但從某些角度來看，範艾倫帶也在拯救人類。

人類的護盾

長期以來，每當提起人類對於自然的改造，伴隨著的總是野生動植物水深火熱、自然環境被嚴重破壞等等負面的消息。不過，隨著科學家對範艾倫帶的了解越來越深入，我們似乎也終於「為自然做了點好事」。

2017年，範艾倫探測器在監視地磁場中帶電粒子的運動情況的時候，發現了一些奇怪的現象，那些危險的來自於太陽的高能粒子在靠近地球時，被一種神秘的低頻屏障給阻攔了。

進一步的觀測表明，這種低頻屏障在長時間裡始終在推動著範艾倫帶，使其向外擴張。和20世紀60年代相比，太空中的輻射流下限已經離地球越來越遠了。

科學家指出：範艾倫帶對於抵禦太陽輻射的高能粒子有著重要的作用，在很大程度上降低了高能粒子對地球的傷害。值得注意的是，在太陽活動強度提升的時候，範艾倫帶也會膨脹，就好像有意提升自己的戰鬥力來應對更加棘手的敵人一樣。在太陽風最強烈的時候，外帶甚至可以膨脹100倍，將人類的太空飛行器包裹進來，防止它們被太陽輻射所傷害。

可以說，範艾倫帶的出現，純屬是人類的無心插柳。科學家認為，範艾倫帶對於人類和電子設備的保護，和甚低頻（VLF）無線電通信有著密切的關係。那麼，VLF又是什麼呢？

甚低頻（VLF）無線電通信

我們的生活中很少聽到VLF，這是因為它確實和我們的日常生活距離比較遙遠。不過，它在一些科學、工程領域應用比較多，尤其是在軍事上，被廣泛應用在雷達、潛水艇等方面。

我們知道，電磁波的頻率與波長成反比，同時與其能量成正比。甚低頻的波段在3K-30K赫茲之間，相對來說非常弱，所以對於我們日常生活來說用處不大。不過，憑藉著波長的優勢，VLF在潛艇上可以大顯神威，可以繞過較大的障礙物，也可以在複雜地形中實現信號的傳輸。

VLF所產生的影響，絕不僅僅限於海面以下，它甚至可以把勢力延伸到大氣層以外的太空之中。

早在2017年的時候，麻薩諸塞州麻省理工學院海斯塔克天文臺的Phil Erickson就指出：「一系列的實驗和觀測結果都已經表明：在某些條件下，VLF頻率範圍內的無線電通信信號確實可以對地球周圍的高能輻射環境產生影響。」

VLF甚至還滯留在了地球大氣層以外的區域，形成了一個巨大的氣泡。而根據範艾倫探測器的觀測數據，這個VLF氣泡和地球輻射帶的邊界竟然高度吻合。這意味著，VLF信號的確可以對範艾倫帶內帶電粒子的運動造成影響，同時也給地球增加了一道防護罩。

儘管人類的無心插柳給自己無形之間鑄造了一個巨大的屏障，但我們也不能為此而感到麻痺和滿足。畢竟從更多的角度來看，人類的活動仍然給自然界帶來了大量負面的影響。同樣是在太空，目前有無數的太空垃圾在圍繞地球運行，這也是人類造成的後果，其危害同樣讓我們無法忽視。

人類要做的，就是更多地、有意地製造那些能夠改善和保護我們地球的影響，而不是破壞我們的環境。總之，希望「範艾倫帶」在未來會越來越多吧！

更多關於太陽系天體的有趣知識，歡迎來我的系列課程《這樣的太陽系知識很有趣》進行了解，我們一起探索一個不一樣的太陽系！