美国国家航空航天局发现地球湍流外层大气中的奇异磁爆

时间:2019-06-07  author:骆取  来源:大发棋牌  浏览:151次  评论:140条

根据发表在“ ”杂志上的一项新研究,科学家在四个美国宇航局的太空船的帮助下,在地球磁场的外围发现了一种全新的磁场现象。

该航天器是任务的一部分,该任务旨在研究所谓的磁重联 - 一种在磁场中通常发生在整个宇宙中的物理过程。

“TNT的爆炸是化学能的释放。原子弹是核能的释放。磁性重新连接是'磁性爆炸' - 即突然释放的磁能,”特拉华大学的Michael Shay,这项研究的作者告诉新闻周刊 “磁性重新连接会在太空中的许​​多区域引起这些爆炸。例如,太阳上的太阳耀斑是由磁性重新连接引起的。地球上的大型极光是由磁性重新连接产生的高能粒子引起的。”

伦敦帝国理工学院的物理学家,该研究的另一位作者乔纳森·伊斯特伍德补充说:“虽然我们认为空间是空的,但事实并非如此! 它充满了粒子和场,所谓的“空间等离子体”。 当通过重新连接释放能量时,它会产生热的等离子体射流。“等离子体是一种超热的气体形式,是物质的四种基本状态之一。

现在,第一次在地球外层大气的湍流区域观察到磁重联过程,称为磁鞘 - 它是防御太阳产生的热带电粒子的第一道防线,被称为太阳风。

最新发现可以提供有关这些磁场现象如何影响地球大气层的信息,以及太空中的宇航员,卫星,电力行业,无线电通信和GPS系统。

这种被称为电子磁重联的新型磁再连接的工作方式与通常出现在地球磁层的较低湍流区域的类型不同 - 围绕我们星球的磁场。

大多数人认为湍流是可能导致飞机乘坐不舒服的气流。 然而,湍流也发生在宇宙的其他地方。

“湍流的特点是看似随机的气体,液体或等离子流,”Shay说。 “我们都已经看到它或经历过它:香烟中的烟雾分解;我们倒入咖啡的奶精在它完全混合之前会形成漂亮的图案;当它在我们的大气层中经过湍流时,乘坐的飞机会变得颠簸。”

他接着说:“太空中的许​​多地区都有湍流的等离子体。太阳的外层是湍流。太阳被太阳吹来的太阳风是湍流。这种太阳风砸向地球的磁场,形成一个湍流的等离子体鞘近地空间。“

这种磁鞘中的湍流含有大量的磁能,这是由于太阳日冕中的粒子以每小时约100万英里的速度轰击而产生的。 这个地区是科学家们发现的地方。

“我们发现重新连接发生在非常小的尺度上,比以往任何时候都要小,”伊斯特伍德说。 “这很重要,因为最终湍流能量必须以热量的形式消散。 很长一段时间,我们一直在争论这是如何发生的,而且有很多理论。 这一结果表明,重新连接可以发挥这一作用。“

electron-magnetic-reconnection 地球周围是一个保护性的磁环境 - 磁层 - 这里用蓝色显示,它偏转了来自太阳的超音速带电粒子流,称为太阳风。 当粒子围绕地球的磁层流动时,它形成一个高度湍流的边界层,称为磁鞘,以黄色显示。 美国宇航局戈达德太空飞行中心

通过更好地理解湍流和重新连接的过程,我们将能够更多地了解类似过程在各个领域的工作原理。 这可能有很多含义。

“我们研究的最终目标是充分了解物理学,以创建预测空间天气模型,”Shay说。 “作为一个类比,对于常规天气,大气模型被广泛用于指导NOAA天气预报。通过更好的模型,我们可以在它们发生前几天预测空间天气灾害,允许缓解活动:一,卫星运营商可以投入数百万美元处于“安全”模式的卫星或两个军事规划者可能会遇到可能的通信中断。“

他继续说道,“此外,美国宇航局正在努力让人类返回月球并最终向火星发送载人任务。在这些任务中,我们的宇宙飞船必须离开地球磁场或磁层的保护气泡。如果我们能够预测太空天气事件,我们可能会让宇航员受到伤害。

“例如,湍流中的重新连接对于制造这些可能伤害宇航员的高能粒子非常重要。我们必须了解它是否及其对太空天气的影响,”Shay说。


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