我们都知道，光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。 物体的质量将随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的质量将趋于无穷大，所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有 静止质量为零的光子，才始终以光速运动。人类目前无法达到光速运行。
爱因斯坦
一百多年前，爱因斯坦已经提出了狭义相对论，它改变了我们理解光的方式。到了1919年5月29日，日食的测量为爱因斯坦的广义相对论提供了证据。到了今天，它为研究粒子是如何在太空中运动提供了指导，为保证航天器和宇航员免受辐射危害的关键研究领域。
狭义相对论表明，光粒子、光子以约每秒30万公里的恒定速度在真空中运动，这种速度是非常难以实现和无法超越的。然而在太空中，从黑洞到我们的近地环境，粒子实际上被加速到难以置信的速度，有些甚至接近光速。
NASA一直在研究这些超高速粒子（或者说相对论粒子）是如何加速的，最终可以帮助我们探索太阳系，还可以让我们更多地了解银河系邻居：一个瞄准良好的近光速粒子可以在星载电子设备上飞行，而过多的粒子会对太空中的宇航员产生辐射影响。
巨大无形的磁爆炸发生在地球周围
NASA找到三种加速的方式。
一、电磁场
将粒子加速到相对论速度的过程都是在电磁场中工作，它与磁铁保持在冰箱上的力相同。电场和磁场，就像同一枚硬币的两面一样，共同作用，以相对论速度在整个宇宙中搅动粒子。
本质上，电磁场加速带电粒子，是因为粒子在电磁场中受到一种推动它们前进的力，类似于重力对有质量物体的引力。在适当的条件下，电磁场能以接近光速加速粒子。
在地球上，电场通常被利用在更小的尺度上，以加速实验室中的粒子。粒子加速器，像大型强子对撞机和费米实验室，使用脉冲电磁场将带电粒子加速到光速的99.99999896%。在这种速度下，粒子可以被粉碎在一起，产生巨大能量的碰撞。这使得科学家们能够寻找基本粒子，并了解宇宙在大爆炸后最初几秒钟里是什么样子的。
粒子加速器的透视图
二、磁爆炸
宇宙遍布磁场，环绕地球，跨越太阳系。它们甚至引导带电粒子穿过空间，这些粒子绕着磁场旋转。
当这些磁场相互碰撞时，它们会缠结在一起。当交叉线之间的张力变得太大时，这些线会爆炸性地断裂并重新排列，这一过程称为磁重联。区域磁场的快速变化产生了电场，从而导致所有伴随的带电粒子高速抛射。科学家们怀疑磁力线重联是粒子，例如太阳风，即来自太阳的恒定带电粒子流，加速到相对论速度的一种方式。
这些快速的粒子在行星附近也会产生各种副作用。磁力线重连发生在太阳磁场对地球磁圈（地球的保护性磁环境）的作用点附近。当磁力线重连发生在地球面向太阳的一侧时，这些粒子会被抛入地球的高层大气，在那里它们会点燃极光。磁重联也被认为是对其他行星有作用，如木星和土星，但方式略有不同。
美国航天局的磁层多尺度航天器的设计和建造是为了集中了解磁重联的各个方面。利用四个相同的宇宙飞船，围绕地球飞行进行捕捉磁重连的任务。分析数据的结果可以帮助科学家理解地球和宇宙中以相对论速度存在的粒子加速度。
太阳风对地球磁场的影响
三、波-粒相互作用
粒子可以通过与电磁波的相互作用来加速，称为波-粒子相互作用。当电磁波碰撞时，它们的磁场会被压缩。在波之间来回弹的带电粒子，可以获得能量，类似于在两个合并壁之间弹跳的球一样。
这些类型的相互作用经常发生在近地空间，并导致粒子加速到可能损坏航天器和卫星上的电子设备的速度。美国宇航局通过范艾伦探测器一类的设备，帮助科学家理解波-粒子的相互作用。
波-粒子相互作用也被认为是加速了一些来自太阳系外的宇宙射线的原因。在超新星爆炸后，一个被称为爆炸波的热的、致密的压缩气体外壳被从恒星核心喷出。在充满磁场和带电粒子的气泡中，波-粒子相互作用可以以99.6%的光速发射高能宇宙射线。波--粒相互作用也可能是加速太阳风和来自太阳的宇宙射线的部分原因。
范艾伦辐射带的剖面图,两个范艾伦探测器从中穿过.
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