地球磁场是用人造恒星在90公里高度测量的

地球磁场是用人造恒星在90公里高度测量的

位于地球表面85至100公里高度的中间层含有一层原子钠。天文学家利用激光束在这一层创建人造恒星，或激光引导恒星(LGS)，以提高天文观测的质量。2011年，研究人员提出，人工引导恒星也可以用来测量地球中间层的磁场。最近，一个国际科学家小组以很高的精确度完成了这项工作。这项技术还可以帮助确定固体地球岩石圈中的磁性结构，监测太空天气，测量大气层中电离层的电流。

在过去的20年里，天文学家一直在使用激光来制造人造恒星。激光束从地面定向到大气层。在钠层，它撞击钠原子，钠原子吸收激光的能量，然后开始发光。原子向四面八方发出光。这种人造恒星肉眼几乎看不见，但可以用望远镜观察到。人造引导星帮助天文学家纠正光线在大气中传播的扭曲。人造导星发出的光由望远镜收集在地面上，信息被用来实时调整最先进的可变形的镜子，补偿失真，并允许天文物体被清晰地成像，直到望远镜的光学分辨率，也就是所谓的衍射极限。

钠原子的进动揭示了磁场的强度

这个合作项目使用激光引导恒星来测量地球磁场。位于加那利群岛最西端的拉帕尔马的罗克·德洛斯马科斯天文台有一个致力于研究和开发的ESO LGS单元。LGS单元的可用性和使用允许执行所报告的联合实验，这也旨在提高激光制导恒星的亮度。在天文台，一束激光束指向钠层，钠层激发原子并使其自旋极化，使原子的大部分自旋点朝同一个方向。由于周围磁场的影响，极化的原子自旋围绕着磁场的方向旋转，类似于一个从垂直方向倾斜的陀螺仪的运动，这种现象被称为拉莫尔进动。

因此，该小组成功地使用了一种经过深入研究的、基础的实验室技术来观察自然世界。它填补了我们对地球磁场知识的空白，它允许我们对中间层进行地面观测，而这在以前是很难达到的。到目前为止，磁场只能在地面上直接测量，从飞机，到平流层的气球，或者从卫星。

2018年5月，美国一个研究小组发表了类似的发现。然而，这些最新的测量结果要精确得多，科学家们希望通过使用高能激光器来进一步改进它们。“我们还可以利用这项技术来估计大气中的原子过程，例如，钠与其他原子(如氧或氮)碰撞的频率。”这是前所未有的。

这种人工导星测量技术在地球物理学中尤其有用。它将使确定由太阳风引起的地球电离层磁场变化成为可能。此外，通过持续监测地球在85至100公里高度的磁场，观测上地幔的洋流和大型磁结构是可行的。