太阳耀斑会扰乱GPS全球定位系统,人类发现的最远外星系

我们人类所在的地球和整个银河系相比,就如同沙滩上的一粒沙。而银河系和广袤的宇宙相比,也只是辽阔海洋中的一座岛屿。宇宙中有相当多和银河系一样的独立星系。据估计,到目前为止人类观测到的星系有一千多亿个,它们分散在整个宇宙之中,好像海洋中星罗棋布的岛屿一样,被人们形象的称为“宇宙岛”。它们中有的离我们较近,可以清楚地观测到它们的结构;有的非常遥远,即便用现在最先进的天文望远镜也很难发现它们的踪迹。
观测和研究河外星系,可以认清宇宙的组成,弄清宇宙的历史,预测宇宙的未来,从而可以更好的了解我们生活的环境。通过观测哈勃红移,我们可以知道恒星和星系与地球之间的距离,以及它们远离我们的速度,这样就可以追溯宇宙的最初状态。众所周知,我们之所以能够看到一个物体,是因为我们的眼睛捕捉到了它本身发射的光或者反射的光,而光是有速度的。在地球上,光几乎是瞬间就被我们接收到了,而在宇宙尺度上,问题就变得复杂了。
可以说我们仰望星空,看到的是宇宙的历史。举例来说,半人马座的比邻星是除太阳之外距我们最近的恒星,而它发出的光需要4.22年才能到达地球,也就是说我们现在看到的比邻星是它4年前的样子。天文学家估计宇宙的年龄在140亿年左右,如果我们可以观测到更远的星系,那么我们就能够看到宇宙初期的样子,这无疑是个了解宇宙历史最直接的办法。但是观测如此距离的星系不是件容易的事。
随着人类观测手段的增强,我们对宇宙的观测视野在不断扩大。最先被我们认识的河外星系有大麦哲伦云和小麦哲伦云——在16世纪初由葡萄牙航海家麦哲伦发现,由于距离我们很近,肉眼就能看到它们。M31星云的发现在天文史上有着重要地位,它使人们开始认识到河外星系并开始河外星系的探索和研究。
到了20世纪20年代,有着“量天尺”之称的造父变星的发现,使人们可以准确的计算河外星系与我们之间的距离,人类对河外星系的认识进一步加深了。到20世纪70年代,人们有了射电望远镜,天文观测的视野更加广阔,可以看到离我们100亿光年远的星系。自太空望远镜——哈勃望远镜上天后,它带给我们许多遥远星系的信息。1998年10月,哈勃望远镜朝着比以前更远的空间和时间望去,发现了有可能存在120亿光年外的星系,这些星系是在宇宙刚诞生后不久形成的。
20世纪末,科学技术的不断进步,使我们拥有了一种叫“亚毫米共用辐射热测定仪阵列”的新型摄像仪,它使我们能更加深入地搜索遥远的宇宙空间并拍摄下它们的图像。也因此,人类拍下了迄今为止离地球最远的河外星系。
132亿光年外的河外星系
探索遥远的河外星系面临最大的问题是很难发现它们发射的光。在每一度的观测范围内,就有千百万颗恒星,在这些恒星发出的光中,暗淡的遥远星系藏匿于其它恒星的光芒中,使发现过程十分困难。而且其光波因宇宙的膨胀被拉长——即“红移”现象——绝大多数光线处于红外光谱。除此之外,最遥远星系所处的时代,宇宙并不是完全透明,充斥着氢雾,进一步增加了观测难度。天文学家观测最遥远的天体,这确实是一种挑战。
2009年,天文学家通过哈勃望远镜发现了一个距离地球极其遥远的星系,成为当时发现的距离地球最远的星系。从这个星系发出的光需要131亿年的时间才能到达地球,也就是说,这个星系与我们之间的距离为131亿年,我们看到它的样子是131亿年以前的样子——这时宇宙处于形成的初期,只有6亿年左右。该星系被命名为UDFy-38135539,它的发现对研究早期宇宙的状态有非常重要的意义。
根据大爆炸理论,在宇宙形成的初期,宇宙中充满了氢雾。杜伦大学的马克?斯文班克博士表示,这个古老星系UDFy-38135539发出的光不够强烈,无法清除氢雾的影响,因此其附近一定存在其他星系,在它们的帮助下,UDFy-38135539周围的太空才变成透明态。但是这些星系可能亮度更低,离我们更远,因此更难被我们发现。
到了2011年初,天文学家又一次利用哈勃望远镜,经过对观测数据的反复分析研究,确认发现了一个更加遥远的星系。这个被命名为UDFj-39546284的星系距地球为132亿光年,在对其光谱特性变化进行分析后,天文学家确定该星系诞生于大爆炸后的4.8亿年后。通过和UDFy-38135539的比较来看,UDFy-38135539的红移量为8.55,而UDFj-39546284的红移量达到了10.3,这也证明了UDFj-39546284距离我们更远。这一发现无疑使我们可以观测到的宇宙历史又向前迈了一大步。UDFj-39546284
成为了至今发现的距离人类最远的星系。
天文学家认为,哈勃望远镜已经被我们用到极致了。要想发现更远更古老的星系,我们需要借助更加先进的设备。美国航空航天局研制的詹姆斯韦伯太空望远镜即将发射升空,它让天文学家看到了希望——找到更远的星系,了解更年轻的宇宙。

一项新的研究显示,太阳耀斑能够扰乱gps全球定位系统。科学家说这种扰乱常常会引起各类线路的安全操作问题,包括民航的导航系统、油井钻探装置以及移动电话的呼叫等的稳定和安全。
因为太阳耀斑的不可预知性,科学家说这种扰乱常常会引起各类线路的安全操作问题,包括民航的导航系统、油井钻探装置以及移动电话的呼叫等的稳定和安全。
康奈尔大学电子和计算机工程学教授paul
kintner说:“假如你使用你的汽车导航系统开车到海边那应该不会出什么问题,但假如你在零能见度的天气条件下的客机上可能就会有问题了。”他是康奈尔大学gps全球定位系统实验室的领头人。
他带领的一名研究生alessandro
cerruti第一次发现这种影响是在2005年的9月7日。当一个太阳耀斑出现的时候,他正在波多黎各的
arecibo
天文台操作一台全球定位系统接收器,结果gps全球定位系统接收器的信号突然出现了急剧的下降。
他马上检查了来自联邦航空管理局和巴西空军控制的其他全球定位系统接收器传来的数据,结果发现所有这些接收器都在太阳耀斑出现的同一时刻遭受了相同的干扰。
研究人员认为太阳耀斑引起信号的丢失是因为在耀斑出现的同时伴随着无线电波的爆发。因为这些无线电波爆发的频段与gps卫星传播的频段正好相同,因此它能导致了接收器的混乱和信号的丢失。
其实cerruti在2005年所观察到的耀斑并不是很强烈,也比较短暂。但到2011年和2012年,当太阳进入最大活跃期的时候,科学家预测太阳风暴将比以往达到峰值时更加强烈,延续时间也将更长。
了解太阳耀斑对gps全球定位系统信号的影响能够帮助我们解决未来可能出现的问题。
kintner建议可以通过给gps全球定位系统接收器安装弱信号追踪装置或者增加gps卫星的信号强度来解决太阳耀斑的影响。但这些方法都有不利的因素。如第一种解决方式就需要设计新的全球定位系统接收器,而后者则需要设计新的卫星。
他说:“其实我认为最好的解决方法就是人们能够意识到问题的存在并且能知道在太阳耀斑影响下出现问题时如何操作gps全球定位系统。”这项研究结果将会被发表在即将出版的《空间天气》杂志上。

1951年8月26日出生,是犹太裔美国数学物理学家,菲尔兹奖得主,普林斯顿高等研究院教授。他是弦理论和量子场论的顶尖专家,创立了M理论。
威滕生于美国马里兰州巴尔的摩。父亲路易斯·威滕是研究广义相对论的理论物理学家,母亲是洛兰·沃拉克·威滕。威滕原先就读于约翰·霍普金斯大学,在转学布兰代斯大学获得学士学位后,曾参与民主党候选人乔治·麦戈文的总统竞选工作一段短时间。他于1976年获得普林斯顿大学博士学位,导师是戴维·格娄斯。在此之后,他先后任哈佛大学Junior
Fellow和普林斯顿大学教授。他现在是普林斯顿高等研究院的查尔斯·希莫尼数学物理学教授。威滕具有深刻的物理直觉和高超的数学能力。他专长量子场论,弦理论和相关的拓扑和几何。他的主要贡献包括广义相对论的正能定理证明,超对称和莫尔斯理论,拓扑量子场论,超弦紧化,镜像对称,超对称规范场论,和对M理论存在性的猜想。
威滕受同行的广泛赞赏。数学家迈克尔·阿蒂亚曾说:“虽然他肯定是物理学家,不过他对数学的掌握很少数学家能比得上……他一次又一次超越了数学界,以巧妙的物理直觉导出新颖深刻的数学定理……他对现代数学影响巨大……凭着他物理再次成为数学的丰富灵感和直觉源头。”
威滕获得很多奖项,包括麦克阿瑟基金、菲尔兹奖,和美国国家科学奖章。他被选入《时代杂志》2004年影响最大的100位人士中。现在的物理学家中威滕的H指数最高。