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科学家发现神秘太阳风 存在湍流酷似"古怪旋风"

http://www.kexue.com 2012-12-25 10:59:55 腾讯科学  发表评论

科学家发现太阳风酷似“古怪旋风”
欧洲空间局的探测器在高分辨率成像探测下发现太阳风微域存在类似湍流行为

  通过欧洲空间局打造的卫星群太空等离子探测装置的观测,科学家放大太阳风图像数据能够揭露其细节,存在的湍流可能就是使太阳风温度升高的原因。湍流相当复杂但也很常见,可以存在于水从水龙头冲出来的时候,飞机机翼周围也可以发生,地球上的实验性核聚变反应堆以及太空中都会出现。太阳风是从太阳发射出的带电粒子流,其中存在的湍流被认为是太阳风形成扩散到太阳系全过程中维持高温的主要因素。太阳风扩散的过程中不断被冷却,但其冷却的程度却比科学家预想的要小得多。

  科学家发现太阳风中存在的神秘湍流来源于粒子流和磁场线的不规律变化,明确这股能量是如何转变的,就像追踪水流从平稳的河面落到瀑布底部形成小股湍流的过程中所发生的能量转变类似。最新的研究中,科学家利用欧洲空间局卫星测量星座中的两颗卫星对太阳风中的等离子湍流进行了非常精细的观察,他们观察的位置距离仅20公里,沿着等离子流的方向,采用“突发模式”操作每秒能够收集450个测量数据。通过计算机数据模拟对照,科学家们确定其覆盖范围是20公里,而他们观测的位置就在湍流的边界。

  根据意大利德拉卡拉布里亚大学的研究人员西尔维娅·珀莉(Silvia Perri)的介绍:“这是第一次在这么高分辨率的情况下观察太阳风等离子,并且发现其是高度结构化的,通过高分辨率的观测,我们可揭示其中隐藏的类似微小湍流的行为。西尔维娅·珀莉是这项研究论文的第一作者。欧洲空间局的卫星测量星座在地球周围巨大的磁鞘区域展开跨度为100公里的探测区域,磁鞘区域被认为是位于行星磁场外层的较薄的层,在太阳风的冲击下可以形成弓形冲击波。

  同时,科学家在这些湍流边界上还探测到“磁重联”的发生,是磁场线自发性的相互靠近而出现重新联结的现象,该过程中可形成强大的能量。虽然目前科学家尚未发现这些新的小尺度磁场线重新联结,但是他们相信所观测到的像瀑布般落下的能量就是维持太阳风高温的主要能量。来自欧洲空间局的太阳轨道探测器和美国宇航局的太阳探测器的未来任务会是在更接近太阳的位置探测是否也存在类似的反应过程,同时美国宇航局研发的磁层多尺度探测任务会继续明确较小尺度上探测磁场重新联结的区域。

  这次欧洲空间局卫星测量星座群的结果显示,全任务完成了对太空物理现象的探测,在这种情况下,将会更大限度地开放仪器的测量能力。未来轨道探测器的任务将会对这些等离子微域现象进行更复杂的研究,为我们卫星测量星座群观测提供更好的环境。(Everett)

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