[圖文]發現太陽風存在的湍流來源粒子流和磁場線變化
通過歐洲空間局打造的衛星群太空等離子探測裝置的觀測,科學家放大太陽風圖像數據能夠揭露其細節,存在的湍流可能就是使太陽風溫度升高的原因。湍流相當複雜但也很常見,可以存在於水從水龍頭衝出來的時候,飛機機翼周圍也可以發生,地球上的實驗性核聚變反應堆以及太空中都會出現。太陽風是從太陽發射出的帶電粒子流,其中存在的湍流被認為是太陽風形成擴散到太陽系全過程中維持高溫的主要因素。太陽風擴散的過程中不斷被冷卻,但其冷卻的程度卻比科學家預想的要小得多。
歐洲空間局的探測器在高分辨率成像探測下發現太陽風微域存在類似湍流行為
科學家發現太陽風中存在的神秘湍流來源於粒子流和磁場線的不規律變化,明確這股能量是如何轉變的,就像追蹤水流從平穩的河面落到瀑布底部形成小股湍流的過程中所發生的能量轉變類似。最新的研究中,科學家利用歐洲空間局衛星測量星座中的兩顆衛星對太陽風中的等離子湍流進行了非常精細的觀察,他們觀察的位置距離僅20公里,沿著等離子流的方向,採用「突發模式」操作每秒能夠收集450個測量數據。通過計算機數據模擬對照,科學家們確定其覆蓋範圍是20公里,而他們觀測的位置就在湍流的邊界。
根據義大利德拉卡拉布裡亞大學的研究人員西爾維婭·珀莉(Silvia Perri)的介紹:「這是第一次在這麼高分辨率的情況下觀察太陽風等離子,並且發現其是高度結構化的,通過高分辨率的觀測,我們可揭示其中隱藏的類似微小湍流的行為。西爾維婭·珀莉是這項研究論文的第一作者。歐洲空間局的衛星測量星座在地球周圍巨大的磁鞘區域展開跨度為100公里的探測區域,磁鞘區域被認為是位於行星磁場外層的較薄的層,在太陽風的衝擊下可以形成弓形衝擊波。
同時,科學家在這些湍流邊界上還探測到「磁重聯」的發生,是磁場線自發性的相互靠近而出現重新聯結的現象,該過程中可形成強大的能量。雖然目前科學家尚未發現這些新的小尺度磁場線重新聯結,但是他們相信所觀測到的像瀑布般落下的能量就是維持太陽風高溫的主要能量。來自歐洲空間局的太陽軌道探測器和美國宇航局的太陽探測器的未來任務會是在更接近太陽的位置探測是否也存在類似的反應過程,同時美國宇航局研發的磁層多尺度探測任務會繼續明確較小尺度上探測磁場重新聯結的區域。
這次歐洲空間局衛星測量星座群的結果顯示,全任務完成了對太空物理現象的探測,在這種情況下,將會更大限度地開放儀器的測量能力。未來軌道探測器的任務將會對這些等離子微域現象進行更複雜的研究,為我們衛星測量星座群觀測提供更好的環境。