地球內部和周圍的磁場和電流產生了非常複雜的力量，對日常生活有著不可估量的影響。你可以將磁場想像成巨大的氣泡，保護我們免受宇宙輻射和太陽風帶電粒子的影響。了解磁場是如何產生的，它如何保護我們，以及它有時如何防禦來自太陽風的帶電粒子，不僅是一個科學興趣問題，也是一個安全問題。

利用歐空局（ESA）“Cluster”和“Swarm”任務採集的信息，並綜合來自地面的測量結果，科學家們首次能夠確認，被奇怪地命名為磁尾爆發性整體流（Bursty Bulk Flow，BBF）與地球表面附近磁場的突然變化直接相關，這可能對管道和電力線造成損害。

磁層（magnetosphere）是空間中的一個水滴形區域，白天從距離地球約65,000 公里處開始，夜間延伸到超過600 萬公里處。它是通過地球的磁場和來自太陽的超音速風之間的相互作用形成的。

這些相互作用是非常動態的，由複雜的磁場配置和電流系統組成。某些太陽條件，即太空天氣（space weather），可以通過驅動系統周圍的高能粒子和電流來破壞磁層，有時會破壞天基硬件、地面通信網絡和電力系統。

“Cluster”任務由四顆衛星組成，以四面體的形式飛行，收集關於近地空間小規模變化以及太陽風帶電粒子與地球磁層之間互動的最詳細數據。這四顆衛星在距離地面10 萬公里的橢圓軌道上圍繞著地球運轉，自2000 年以來不斷監測著地球磁環境的變化。

歐空局的三顆“Swarm”衛星于2013 年發射，在更接近地球的軌道上運行，主要用於了解我們的磁場是如何產生的，精確測量來自地球核心、地幔、地殼和海洋以及電離層和磁層的磁信號。然而，“Swarm”也導致了對太空天氣的新認識。

這兩項任務構成了歐空局太陽物理學觀測站的一部分，它們的互補性給科學家們提供了一個獨特的機會來深入挖掘地球的磁層並進一步了解空間天氣的風險。

在《地球物理研究快報》上發表的一篇論文中，科學家們描述了他們如何使用來自“Cluster”和“Swarm”的數據，以及來自地面儀器的測量，來研究太陽風暴、內部磁層中的爆裂體流和地面磁場的擾動之間的聯繫，這些擾動驅動著地球表面和下面的“地磁感應電流”（geomagnetically induced currents）。

該理論認為，驅動地磁誘導電流的地磁場的強烈變化與沿磁場方向流動的電流有關，這些電流由磁尾爆發性整體流驅動，磁尾爆發性整體流是通常以每秒150 公里以上的速度快速爆發的離子。這些沿磁場方向的電流將電離層和磁層聯繫在一起，並通過星團和星群的位置。直到現在，這一理論還沒有被證實。

英國盧瑟福·阿普爾頓實驗室（Rutherford Appleton Laboratory）的馬爾科姆·鄧洛普（Malcolm Dunlop）解釋說：“我們用2015 年的太陽風暴為例進行研究。來自Cluster 的數據使我們能夠檢查突發的大量流動–磁尾中的粒子突發–這在地磁活躍時期有助於物質向地球的大規模對流，並且與北極光中被稱為極光流的特徵有關。來自Swarm 的數據顯示，在離地球較近的地方出現了相應的大擾動，與來自包含這些流的外部區域的連接場對齊的電流有關”。

他繼續說道：“綜合從地球表面進行的其他測量，我們能夠證實，地球附近的強烈磁場擾動與空間更遠處的磁尾爆發性整體流的到來有關”。