由神经网络提供算力 天文学家们整理出更精确的地球电离层模型

由神经网络提供算力天文学家们整理出更精确的地球电离层模型为了补偿电离层的延迟（这是全球导航卫星系统应用中的一个主要误差来源），可以利用电离层的模型及其波动的动态电荷分布。来自GFZ德国地球科学研究中心的研究人员ArtemSmirnov和YuriShprits已经推出了一个新的电离层模型。这个模型基于神经网络和19年的卫星测量数据，发表在《科学报告》杂志上。特别是，它可以比以前更精确地重建顶部电离层，即电离层的上部富含电子的部分。因此，它也是电离层研究进展的重要基础，可应用于电磁波传播的研究或某些空间天气事件的分析，例如。某一时间点地球周围电离层的电子密度：红色为高值，蓝色为低值。白线标志着地磁赤道。资料来源：Smirnov等人（2023）--科学报告背景：电离层的重要性和复杂性地球的电离层是上层大气的区域，高度约为60至1000公里。在这里，电子和正离子等带电粒子占主导地位，由太阳的辐射活动引起--因此得名。电离层对许多科学和工业应用很重要，因为带电粒子影响了电磁波的传播，如无线电信号。所谓无线电信号的电离层传播延迟是卫星导航最重要的干扰源之一。这与所穿越的空间中的电子密度成正比。因此，对电子密度的良好了解可以帮助纠正信号。特别是电离层的上部区域，即600公里以上，是值得关注的，因为80%的电子都聚集在这个所谓的顶部电离层。问题是，电子密度变化很大--取决于地球上方的经度和纬度、一天中的时间和年份以及太阳活动。这使得重建和预测它们变得很困难，例如，校正无线电信号的基础。地球周围电离层的电子密度在三个整天内的变化动画：红色为高值，蓝色为低值。白线标志着地磁赤道。资料来源：Smirnov等人（2023）--科学报告以前的模型电离层中的电子密度有多种建模方法，其中，国际参考电离层模型IRI，自2014年以来一直被认可。它是一个经验模型，根据对观测数据的统计分析，建立了输入和输出变量之间的关系。然而，它在顶层电离层这一重要领域仍有弱点，因为以前在该区域收集的观测数据覆盖有限。然而，最近，这一地区已经有了大量的数据。因此，机器学习（ML）方法适合于从中推导出规律性，特别是复杂的非线性关系。一个使用机器学习和神经网络的新方法来自GFZ德国地球科学研究中心的一个团队，围绕ArtemSmirnov（博士生和该研究的第一作者）和YuriShprits（"空间物理和空间天气"部门的负责人和波茨坦大学的教授），采取了一种新的基于ML的经验方法。为此，他们使用了19年来的卫星任务的数据，特别是CHAMP、GRACE和GRACE-FO，这些任务是由GFZ和COSMIC合作完成的，并且正在大力合作。这些卫星测量了电离层不同高度范围内的电子密度，涵盖了不同的年度和地方时间以及太阳周期。在神经网络的帮助下，研究人员随后为顶部电离层的电子密度开发了一个模型，他们称之为NET模型。他们使用了所谓的MLP方法（多层感知器），该方法反复学习网络权重，以非常高的精度再现数据分布。研究人员用其他三个卫星任务的独立测量结果测试了该模型。对新模型的评价"我们的模型与测量结果非常一致：它可以很好地重建顶部电离层所有高度范围内的电子密度，在全球范围内，在一年中的所有时间和一天中，以及在不同的太阳活动水平下，它的准确性大大超过了国际参考电离层模型IRI。此外，它还连续覆盖了太空，"第一作者ArtemSmirnov总结说。YuriShprits补充说："这项研究代表了电离层研究的范式转变，因为它表明电离层密度可以以非常高的精度进行重建。NET模型再现了支配顶部电离层动态的众多物理过程的影响，可以在电离层研究中具有广泛的应用。"电离层研究中可能的应用研究人员看到了可能的应用，例如，在波的传播研究中，校准通常具有未知基线偏移的新电子密度数据集，以背景模型的形式进行断层重建，以及分析特定的空间天气事件和进行长期电离层重建。此外，开发的模型可以连接到等离子体高度，因此可以成为IRI的一个新的最佳选项。所开发的框架允许无缝纳入新数据和新数据源。模型的再训练可以在标准的个人电脑上完成，并且可以定期进行。总的来说，NET模型代表了对传统方法的重大改进，并突出了基于神经网络的模型的潜力，为依赖GNSS的通信和导航系统提供更准确的电离层表示。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357415.htm

有关磁星的新发现令天文学家困惑不已 也是对物理学的挑战

有关磁星的新发现令天文学家困惑不已也是对物理学的挑战美国海军研究实验室的甚大阵列（VLA）低波段电离层和瞬变实验（VLITE）望远镜在协助天文学家确认一种新的恒星现象的发现方面发挥了重要作用，这种现象挑战了目前科学界对中子星物理学的理解。该天体被认为是超长周期磁星，这是一种罕见的恒星类型，具有极强的磁场，能够产生强大的能量爆发，这一发现于7月19日发表在《自然》杂志上。"按照目前的理解，这个天体不应该发射无线电波，然而我们却在数十年间探测到了无线电波，我们不知道这是为什么。这是一个令人兴奋的谜"。-NRL研究天文学家兼VLITE项目科学家TracyClarke博士NRL的VLITE于2014年与美国国家射电天文台(NRAO)合作开发。VLITE在VLA上作为独立仪器运行，用于电离层和天体物理学研究。VLITE的18根天线每年收集超过6000小时的数据，并在NRL存档。VLITE最初用于持续监测地球电离层，以研究可能影响电离层的干扰，如地磁风暴、地震事件和重力波。通过这种持续监测，它可以作为一种工具来探测瞬态突波，即来自宇宙源的无线电波爆发，如果不进行持续观测，这些突波是难以捉摸的。了解这些现象可以帮助天文学家更好地了解宇宙。2022年9月，由澳大利亚科廷大学和国际射电天文研究中心（ICRAR）领导的一个国际天文学家小组利用默奇森宽视场阵列（MWA）发现了这个恒星天体（命名为GPMJ1839-10）。这一发现掀起了全世界了解GPMJ1839-10的热潮。NRL天文学家迅速重新处理了存储的VLITE数据，确定了该恒星天体先前隐藏的发射。有了VLITE的结果，天文学家们翻阅档案，追溯到三十多年前，即1988年。动画描述了这一发现、该天体的行为以及它可能的样子。图片来源：ICRARNRL研究天文学家SimonaGiacintucci博士说："这个神秘的天体已经在数据中隐藏了几十年--我们只是不知道我们必须寻找它，直到MWA发现了它。GPMJ1839-10每22分钟就会发出一个5分钟的射电波长发射脉冲，它这样做已经至少有33年了。"NRL研究天文学家兼VLITE项目科学家特雷西-克拉克博士说："这样的发现令人兴奋，因为它们凸显了我们对这些被称为磁星的极端恒星的物理学理解的差距。根据目前的理解，这个天体不应该发射无线电波，但我们却在数十年间探测到了无线电波，而且我们还不清楚原因何在。这是一个令人兴奋的谜。"天文学家认为，GPMJ1839-10是一种罕见的中子星，具有极其强大的磁场。克拉克说："天文学是一种奇怪的职业，我们无法到天体中去研究它们。我们感兴趣的是，到底有多少这样的天体，它们位于哪里。这是未来研究的方向。"VLITE已经超额完成了最初的任务，实现了发现类似天体的希望。NRL天文学家将继续搜索用VLITE生成的数据集，以引导未来的发现，并通过其中包含的迷人天体更好地了解宇宙。NRL的仪器和尖端研究为海军和国防部的任务提供了支持，同时继续为全球科学做出贡献。有关这一发现的更多信息，请参阅《天文学家发现神秘恒星天体，每22分钟发射一次无线电波》（AstronomersFindMysteriousStellarObjectEmittingRadioWavesEvery22Minutes）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373831.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373831.htm

马斯克的火箭又把地球电离层穿了一个洞

马斯克的火箭又把地球电离层穿了一个洞据航天专家称，埃隆·马斯克的太空探索公司SpaceX最近的一次发射又在地球电离层上造成了一个暂时的空洞。SpaceX从加州范登堡太空部队基地发射的“猎鹰9号”火箭在天空中留下了微弱的红光，这是电离层出现空洞的标志。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372405.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372405.htm

1月26日，在哈佛史密森尼天体物理中心任职的天文学家乔纳森麦克道尔在社交媒体发文称，SpaceX于2015年送入轨道的一枚“猎鹰

1月26日，在哈佛史密森尼天体物理中心任职的天文学家乔纳森麦克道尔在社交媒体发文称，SpaceX于2015年送入轨道的一枚“猎鹰9号”（Falcon9）火箭的第二级的残骸将于3月4日撞击月球，“这很有趣，但没什么大不了的。”麦克道尔表示。哈佛史密森尼天体物理中心转发新闻称，该火箭残骸包括4吨金属，将以每小时5000公里的速度撞向月球。这也将是人类制造的飞行器首次撞击月球，猎鹰火箭残骸将在月球上形成一个人造陨石坑，除此之外“不会伤害月球”。据了解，这枚火箭于2015年在美国佛罗里达州成功发射升空。通常情况下，火箭在返回地球时燃料会燃烧殆尽，然后在地球上被回收。然而，这枚猎鹰9号火箭由于高度限制，没有充足的燃料返回地球大气层，因此其剩余部分成为了“太空垃圾”。麦克道尔称，自2015年以来，该火箭一直被地球、月球和太阳的不同引力拉动，使其路径有些"混乱"。根据欧洲航天局的数据，目前有超过9000吨的太空碎片绕地球运行。这些太空垃圾的范围包括大型火箭残骸，以及意外爆炸和碰撞中产生的微小金属碎片，由于外层空间物体高速移动的特性，这些太空垃圾能够摧毁或至少严重破坏活跃的卫星。这并非SpaceX旗下航天器头一次在太空“造成麻烦”，2021年10月和7月，中国空间站为了躲避接近的马斯克星链卫星实施了紧急避碰。2021年4月，一颗星链卫星与一颗英国OneWeb太空探索公司的通讯卫星“擦肩而过”，二者最近时仅相距57.9米。对此，OneWeb太空探索公司指责SpaceX关闭了星链卫星上的人工智能自动防撞系统。（新京报）

天文学家发现大量水云漂浮在深空中

天文学家发现大量水云漂浮在深空中这一发现也很有趣，因为这是天文学家第一次能够测量原行星盘中水的成分。这个物质盘大约位于1300光年之外的猎户座，被称为V883Orionis。除了让我们更多地了解太阳系中水的起源之外，天文学家在太空中发现的水云还让我们更多地了解恒星的形成。根据参与一篇新论文的研究人员的说法，能够测量原行星盘中的水量将最终帮助我们填补原星阶段和彗星之间发生的空白，而彗星是由行星形成的遗留物产生。这是一个耐人寻味的发现，无疑将有助于推动我们对恒星和行星形成的研究达到新的水平。新的发现可以解释水是如何通过彗星被带到地球的在大多数情况下，在太空中发现的水通常以水冰的形式被发现。这种类型的水通常在彗星上发现，甚至在行星带和小行星场中绕行。事实上，许多人认为地球的水起源于彗星。但是，彗星的水是从哪里来的？太空中这团水的发现可能已经给了我们这个答案。这是因为彗星通常是由行星形成过程中的剩余材料组成的。像那些将在这个原行星盘内形成的行星。因此，在这个特定的圆盘中发现的水的浓度可以回答一些问题，即一些彗星上的水冰的浓度如何如此之高。此外，了解水云如何与圆盘的其他部分互动也很重要。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）使得这一发现成为可能。这个大型射电望远镜位于智利，可以定位原行星盘的化学特征，这使得它能够发现猎户座V883中的水云。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349067.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349067.htm

SpaceX火箭在地球上空将电离层击出了一个洞

SpaceX火箭在地球上空将电离层击出了一个洞电离层是地球大气层的最上层，位于地表以上80-650公里高度范围内，极光就产生在这里。值得一提的是，这次击穿电离层事件GPS系统也产生了轻微的影响，而随着火箭发射频率的增加，这种影响可能会越来越频繁、明显。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373537.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373537.htm