我們都知道，光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。物體的質量將隨著速度的增大而增大，當物體的速度接近光速時，它的質量將趨於無窮大，所以有質量的物體達到光速是不可能的。只有靜止質量為零的光子，才始終以光速運動。人類目前無法達到光速運行。
愛因斯坦
一百多年前，愛因斯坦已經提出了狹義相對論，它改變了我們理解光的方式。到了1919年5月29日，日食的測量為愛因斯坦的廣義相對論提供了證據。到了今天，它為研究粒子是如何在太空中運動提供了指導，為保證航天器和宇航員免受輻射危害的關鍵研究領域。
狹義相對論表明，光粒子、光子以約每秒30萬公里的恆定速度在真空中運動，這種速度是非常難以實現和無法超越的。然而在太空中，從黑洞到我們的近地環境，粒子實際上被加速到難以置信的速度，有些甚至接近光速。
NASA一直在研究這些超高速粒子（或者說相對論粒子）是如何加速的，最終可以幫助我們探索太陽系，還可以讓我們更多地瞭解銀河系鄰居：一個瞄準良好的近光速粒子可以在星載電子設備上飛行，而過多的粒子會對太空中的宇航員產生輻射影響。
巨大無形的磁爆炸發生在地球周圍
NASA找到三種加速的方式。
一、電磁場
將粒子加速到相對論速度的過程都是在電磁場中工作，它與磁鐵保持在冰箱上的力相同。電場和磁場，就像同一枚硬幣的兩面一樣，共同作用，以相對論速度在整個宇宙中攪動粒子。
本質上，電磁場加速帶電粒子，是因為粒子在電磁場中受到一種推動它們前進的力，類似於重力對有質量物體的引力。在適當的條件下，電磁場能以接近光速加速粒子。
在地球上，電場通常被利用在更小的尺度上，以加速實驗室中的粒子。粒子加速器，像大型強子對撞機和費米實驗室，使用脈衝電磁場將帶電粒子加速到光速的99.99999896%。在這種速度下，粒子可以被粉碎在一起，產生巨大能量的碰撞。這使得科學家們能夠尋找基本粒子，並瞭解宇宙在大爆炸後最初幾秒鐘裡是什麼樣子的。
粒子加速器的透視圖
二、磁爆炸
宇宙遍佈磁場，環繞地球，跨越太陽系。它們甚至引導帶電粒子穿過空間，這些粒子繞著磁場旋轉。
當這些磁場相互碰撞時，它們會纏結在一起。當交叉線之間的張力變得太大時，這些線會爆炸性地斷裂並重新排列，這一過程稱為磁重聯。區域磁場的快速變化產生了電場，從而導致所有伴隨的帶電粒子高速拋射。科學家們懷疑磁力線重聯是粒子，例如太陽風，即來自太陽的恆定帶電粒子流，加速到相對論速度的一種方式。
這些快速的粒子在行星附近也會產生各種副作用。磁力線重連發生在太陽磁場對地球磁圈（地球的保護性磁環境）的作用點附近。當磁力線重連發生在地球面向太陽的一側時，這些粒子會被拋入地球的高層大氣，在那裡它們會點燃極光。磁重聯也被認為是對其他行星有作用，如木星和土星，但方式略有不同。
美國航天局的磁層多尺度航天器的設計和建造是為了集中瞭解磁重聯的各個方面。利用四個相同的宇宙飛船，圍繞地球飛行進行捕捉磁重連的任務。分析數據的結果可以幫助科學家理解地球和宇宙中以相對論速度存在的粒子加速度。
太陽風對地球磁場的影響
三、波-粒相互作用
粒子可以通過與電磁波的相互作用來加速，稱為波-粒子相互作用。當電磁波碰撞時，它們的磁場會被壓縮。在波之間來回彈的帶電粒子，可以獲得能量，類似於在兩個合併壁之間彈跳的球一樣。
這些類型的相互作用經常發生在近地空間，並導致粒子加速到可能損壞航天器和衛星上的電子設備的速度。美國宇航局通過範艾倫探測器一類的設備，幫助科學家理解波-粒子的相互作用。
波-粒子相互作用也被認為是加速了一些來自太陽系外的宇宙射線的原因。在超新星爆炸後，一個被稱為爆炸波的熱的、緻密的壓縮氣體外殼被從恆星核心噴出。在充滿磁場和帶電粒子的氣泡中，波-粒子相互作用可以以99.6%的光速發射高能宇宙射線。波--粒相互作用也可能是加速太陽風和來自太陽的宇宙射線的部分原因。
範艾倫輻射帶的剖面圖,兩個範艾倫探測器從中穿過.