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據國外媒體報導,也許你並不太關心地球磁場,但是這個常常被忽視的地球特性與你生活中的水、空氣、陽光同樣重要。磁場是地球的一道隱形的防護罩,由於太陽磁場的作用,太陽外層會釋放出帶電粒子,而這道防護罩能有效保護地球免受帶電粒子涌流的危害。日前,一項新研究正深入探索由地球和太陽所產生的磁場如何相互作用,為理解太空氣象邁進了極為關鍵的一大步。
該研究由來自馬里蘭大學的物理學家小組,從美國宇航局的磁層多尺度任務(MMS)中獲得相關數據,其中包含了關於地球磁場與太陽磁場相互作用的最為詳細的信息。當磁力線交叉、撤回、再重聯時,磁重聯現象就會發生,在此過程中會釋放出巨大的能量。“想像一下,兩列火車分別從不同的方向朝同一個地方駛來,在最後關頭兩列火車都變換到同一個軌道上。”來自馬里蘭大學的物理學教授James Drake說道,“每一條軌道代表著兩條相互交錯的磁力線中的其中一條磁力線,而軌道變換則代表著磁力線重聯現象。相互碰撞所釋放出來的能量就好像是彈弓發射出來的。”
證據表明,磁重聯所產生的能量是造成太陽耀斑、日冕物質拋射、磁暴、甚至北極光等現象的主要推動力。另一份在本周早期發表的研究表明,磁重聯也是引起慢太陽風的機制原理。研究學家們為了研究磁重聯現象已經努力了近半個世紀,直到通過MMS任務才能首次直接觀察到該現象。“如此詳細的資料使得我們能夠看清以往模糊不清的現象,” Drake說道,“按常理來說,每隔3秒鐘就能看到‘星團二號’的重聯現象幾乎是不可能的,但是MMS所提供的數據卻十分令人振奮。”
MMS項目的主要目標在於測定磁力線是如何撤回,從而使得重聯及能量釋放能夠發生。而對在重聯現象中電子運動的理解,能夠幫助科學家們建立更加精確的工作原理。對磁重聯現象的物理原理更清晰的認知能夠使我們更好地了解太空氣象,例如,太陽耀斑或磁暴是否有可預測的規律,就像地球上的氣候那樣。同時還能使科學家們更進一步了解高能天體物理學現象,比如磁星,它們是具有超強磁場的中子星。
對磁重聯現象的了解對太陽物理學及天體物理學的研究都能起到重要的作用,合作研究MMS數據的Marc Swisdak指出,地球上的磁重聯現象相對來說能量是比較低的,但如果我們能將它外推至更高能的系統,我們就能更好的明白究竟發生了什麼。地磁場的邊緣地帶是一個絕好的研究區域,因為那裡是唯一一個我們能夠直接發射探測器到達重聯現象發生的地方。