新發(fā)現(xiàn)：科學(xué)家首次在磁鞘中觀察到“磁重聯(lián)”現(xiàn)象

1、新發(fā)現(xiàn)：科學(xué)家首次在磁鞘中觀察到“磁重聯(lián)現(xiàn)象? ? ? ? 圖為地球周圍的磁場(chǎng)示意圖。地球磁場(chǎng)可捕獲電子和帶電粒子。 北京時(shí)間5月15日消息 ,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道 ,在近日的一項(xiàng)重大研究中 ,四枚NASA探測(cè)器觀測(cè)到了所謂的“磁重聯(lián)現(xiàn)象。這正是地球抵御太陽風(fēng)的第一道防線。而該防線的形成過程還是首次為人所知。該現(xiàn)象產(chǎn)生于地球外層大氣中一處較為動(dòng)亂不安的區(qū)域 ,名為磁鞘magnetosheath。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒏淖兾覀儗?duì)地球防護(hù)層的了解。帝國(guó)理工學(xué)院物理系教授喬納森·伊斯特伍德博士Dr Jonathan Eastwood參與了本次研究 ,他指出：“湍流turbulence是經(jīng)典物理中最缺乏了解

2、的重要概念之一。但我們知道它在太空中十分重要 ,因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)能量的重新分配?！按舜斡^察到這一現(xiàn)象 ,我們便可提出新的理論或模型 ,幫助我們理解在其它地方的觀測(cè)結(jié)果 ,如太陽大氣和其它星球磁場(chǎng)等。此前科學(xué)家曾屢次在磁氣圈中觀察到磁重聯(lián)現(xiàn)象 ,但通常都是在平穩(wěn)的環(huán)境中。而此次磁重聯(lián)那么發(fā)生在磁氣圈外側(cè)的磁鞘中 ,此處的太陽風(fēng)極為動(dòng)亂兇猛。該任務(wù)名為“磁氣圈多尺度探測(cè)任務(wù)簡(jiǎn)稱MMS ,專為研究磁重聯(lián)現(xiàn)象而設(shè)。磁重聯(lián)在宇宙中頗為常見。當(dāng)磁場(chǎng)相連和別離時(shí) ,便會(huì)產(chǎn)生磁重聯(lián)現(xiàn)象。而此次任務(wù)發(fā)現(xiàn)了一種新類型的磁重聯(lián)現(xiàn)象 ,名為電磁重聯(lián)。與發(fā)生在離地表更近、更平靜的磁氣圈中的磁重聯(lián)相比 ,電磁重聯(lián)有諸多不同

3、之處。此前科學(xué)家曾一度疑心磁鞘中不可能發(fā)生磁重聯(lián) ,因?yàn)樵搮^(qū)域中的等離子體極為混亂。但MMS任務(wù)發(fā)現(xiàn) ,磁鞘中也可以產(chǎn)生磁重聯(lián)現(xiàn)象 ,只不過規(guī)模比此前發(fā)現(xiàn)的磁重聯(lián)小得多。這一新發(fā)現(xiàn)將幫助我們了解此類現(xiàn)象對(duì)太空中的宇航員、衛(wèi)星、以及電力部門的影響?！按徘手械耐牧骱写罅看拍?。該研究的主要作者、加州大學(xué)伯克利分校科學(xué)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究員泰·潘Tai Phan指出 ,“人們一直在探討這些能量是如何被耗散的 ,而磁重聯(lián)也許能解答這一問題。這些能量來自日冕。粒子以每小時(shí)160萬公里的時(shí)速?gòu)娜彰嵘湎蛩拿姘朔?,形成強(qiáng)大的太陽風(fēng)。太陽風(fēng)擊中磁鞘時(shí) ,便會(huì)與混亂的等離子體波發(fā)生相互作用?？茖W(xué)家尚不了解這

4、些能量是如何被耗散的 ,但此次觀察到的電磁重聯(lián)現(xiàn)象或?qū)?duì)他們有所啟發(fā)。? ? ? ?外層磁氣圈圖中藍(lán)色局部保護(hù)著地球 ,使來自太陽的超音速帶電粒子流即太陽風(fēng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。粒子繞過磁氣圈時(shí) ,便產(chǎn)生了高度動(dòng)亂的邊界層磁鞘圖中黃色局部?？茖W(xué)家正在對(duì)該區(qū)域展開研究 ,希望更好地了解不斷變化的太空環(huán)境。 MMS任務(wù)部署了四枚探測(cè)器 ,彼此相距6.4公里 ,在飛行過程中不斷收集數(shù)據(jù)。這首次為研究人員提供了研究磁鞘中磁重聯(lián)現(xiàn)象的時(shí)機(jī)。而結(jié)果也正如他們所愿 ,探測(cè)器成功找到了磁重聯(lián)可在湍流中發(fā)生的證據(jù)。但在此過程中 ,他們發(fā)現(xiàn)磁鞘中的磁重聯(lián)與其它區(qū)域有所不同。此類磁重聯(lián)并不會(huì)發(fā)射大量由磁場(chǎng)碰撞激發(fā)的氫離子 ,而是會(huì)發(fā)射規(guī)模小得多的電子流 ,并且?guī)缀醪话l(fā)生磁場(chǎng)碰撞。此前科學(xué)家從未發(fā)現(xiàn)過這一現(xiàn)象 ,一局部也與缺乏適宜的觀察設(shè)備有關(guān)。研究人員指出 ,電子與離子大小極為懸殊 ,就像拿小彈珠與籃球作比。電子更難以追蹤 ,且速度高達(dá)離子的40倍。“我曾模擬過這一類型的磁重聯(lián) ,一名研究人員表示 ,“但科學(xué)家此前從未在太空中觀察到過該現(xiàn)象。隨著科學(xué)家對(duì)MMS任務(wù)傳回的數(shù)據(jù)展開分析 ,還可能發(fā)現(xiàn)