在近地球空间的界限发现冲浪者的波浪

该仿真显示了地球周围的磁泡，称为磁层。作为太阳风 - 从太阳的稳定流动，从太阳冲击，它创造了科学家称为科尔文 - 亥姆霍兹波的经典冲浪波的形状。学分：S. Kavosi / J.拉德勒/别安人

两个公布的论文揭示了Kelvin-Helmholtz在近地球空间的界限上的波浪，表明它们可以出现在任何条件下，并且比以前认为更普遍。

宇宙与重复模式溢出。从最小的细胞到最大的星系，科学家们通常通过观察到不同的地方的类似模式而奖励。一种这样的模式是在海洋上看到的标志性的冲浪者的波浪 - 一系列卷曲的山丘在一个方向上稳步移动。形状有一个简单的原因。一个快速的流体，说风，移动过去较慢，说水，自然地产生这种经典形状。在1800年代后期被发现的Kelvin-Helmholtz波浪在他们的发现者之后，这些波以来已经发现了所有宇宙：在云中，在其他行星的大气中，在阳光下。

科学家们希望了解这些界限的细节，因为各种事件可能会打扰我们的空间环境。当足够强大时，这种空间天气可能会在卫星上打断我们的通信系统或电子产品。虽然科学家偶尔在这个边界发现了科尔文 - 亥姆霍兹的浪潮，但在科学家的理由是想知道他们是否可以增强或实现这种空间天气 - 新论文显示波浪比预期更常见。第二篇论文提出了描述以前未被观察的方式的案例研究，其中可以启动波浪。两组研究表明，波浪可能对我们的空间环境具有比以前实现的更多的影响。

“我们在凯文 - 亥姆霍兹波浪存在于地球磁环境的界限之前，但他们被认为是相对罕见的，并且只出现在专业条件下，”达勒姆大学的太空科学家Shiva Kavosi说以及2015年5月11日出现在自然通信中的论文之一的第一作者。“事实证明他们可以出现在任何条件下，并且比我们想象的要普遍。他们是20％的时间。“

波浪是我们的行星符合较大的太阳系方式的直接结果。行星地球是一种巨大的磁体，其磁影影响在称为磁层的大气泡中延伸。从太阳下常数颗粒流动，称为太阳风，由磁层吹来 - 与风吹过海面的风。在某些情况下，来自太阳的颗粒和能量可以违反磁层，穿过近地球空间。这是这种涌入，位于空间天气事件的核心，这可能会影响我们的技术更接近家庭。

在美国国家航空航天局的Cassini Mission捕获的土星氛围中看到的标志性冲浪者波浪的模式已经在宇宙中的许多地方观察到，包括在地球磁环境的边缘。学分：NASA / CASSINI.

为了发现Kelvin-Helmholtz波的频率，团队依赖于两个NASA SpaceCraft的仪器数据：先进的组成探险家，或ACE，事件和宏观交互的时间历史，或者在代表性期间的时间历史或主题。Ace坐在地球和太阳之间，在与地球磁层接触之前约30-60分钟测量太阳风。Themis轨道地球，定期进出磁性层边界。研究人员首先建立了Kelvin-Helmholtz的波浪看起来像数值模拟。然后，他们使用主题观察来看看它们的时间和地点。接下来，他们与在太阳风中测量的王牌相关的磁性偏移边界相关联。以前的理论表明，Kelvin-Helmholtz波只会在非常具体的情况下发生，例如当太阳风的磁场指向与地球相同的方向时。出乎意料的是，团队发现Kelvin-Helmholtz波浪出现在各种条件下。在任何方向上指向的磁场的快速和慢速风和风在所有方向上都是能够产生这些经典波浪。

虽然第一篇论文将Kelvin-Helmholtz与太阳风中所见的浪潮相比，第二个团队将其与更靠近地球发生的东西相比，并提供了为什么可以如此频繁地观察它们的可能解释。第二篇论文于2015年6月26日在地球物理研究杂志上发布，并由Brann Walsh在Boston University和Evan Thomas进行弗吉尼亚州弗吉尼亚州Blacksburg的学生进行，他在NASA的戈达德太空飞行中心并办在马里兰州Greenbelt。托马斯与来自称为Superdarn的地面观测器网络的数据一起工作，适用于超级双极光雷达网络。这些近地球空间中的电场。沃尔什侧重于主题数据。使用组合的空间和地面观测，该团队检测到克尔文 - 亥姆霍兹波在磁影界边界侧传播。Themis还发现了其他东西：就在波开始之前，地球周围的带电气体的储层 - 被称为血浆 - 送出一层薄的血管等离子体，以接触磁层的边缘，将额外的原子沉积到该至关重要的太阳地球边界。

这种羽毛是相当经常出现的，但这是他们第一次与Kelvin-Helmholtz波相关。这种情况研究表明，羽流本身可能触发波浪，也许是因为它增加了磁层边界处的密度，从而产生比更快的太阳风吹过去的流体更加缓慢的流体 - Kelvin-Helmholtz波的必要条件。

经典的冲浪者的浪潮 - 被称为Kelvin-Helmholtz波 - 可以在自然界中看到，例如在这些云中。学分：Danny Ratcliffe.

“开发凯尔文亥姆霍尔兹波浪的理论，但我们没有很多观察，”托马斯说。“这些新观察表明，波浪正在发生比预期更频繁，并且可能比我们想象的更重要 - 但我们仍然不知道所有细节。”

理解关键的磁体边界以及如何让太阳能材料如何理解各种可能影响和扰乱它的过程。

“有很多关于材料如何进入磁层的过程，”莱尔说。“和Kelvin-Helmholtz波浪是其中之一。以前我们认为海浪往往不足以产生强烈的效果，但如果Kelvin-Helmholtz波浪扰乱了边界并将太阳能材料与近地球空间混合，那么这将是来自太阳风中的等离子体的方式进入磁极层。“

Kelvin-Helmholtz波浪是地球附近的空间天气事件的强烈触发器，这些关键的细节有助于绘制我们磁影层的更完整的画面，最终帮助我们保护我们的家庭星球。