磁层多尺度任务探索磁重联的微观物理学

时间：2021-07-16 14:52:10 来源：

该可视化显示了一个电子在磁性重新连接区域中的运动。当航天器接近重新连接区域时，它将首先检测高能粒子，然后检测低能粒子。学分：美国宇航局的戈达德太空飞行中心/汤姆·布里奇曼

高于地球的空间可能看起来是空的，但这是一个充满磁力线和高能粒子的狂欢节。这个区域被称为磁层，并且每天带电粒子飞镖飞行并穿过它。就像微小的钢索助步器一样，高能电子也遵循磁场线。有时，例如在称为磁重新连接的事件中，线发生爆炸性碰撞，粒子从其轨迹中射出，就好像它们是从大炮中发射出来的一样。

由于肉眼看不到这些行为，因此NASA使用专门设计的工具来捕捉表演。磁层多尺度任务（MMS）是一种类似的镜面玻璃，科学家可以通过它观察会影响我们的技术在地球上的不可见磁力和密堆积粒子。新的研究使用MMS数据来增进对电子如何通过这个复杂区域的理解，这些信息将有助于弄清此类杂技如何影响地球。

拥有MMS的科学家一直在观察该复合物，该电子显示了地球周围的电子，并注意到磁层边缘的电子在加速时经常以摇摆运动运动。找到这些电子被加速的区域是理解磁层奥秘之一的关键：穿过该区域沸腾的磁能如何转换为动能，即粒子运动的能量。此类信息对于保护地球上的技术非常重要，因为已被加速转换为高能的粒子在最坏的情况下可能会导致电网中断和GPS通信中断。

发表在《地球物理研究杂志》上的新研究发现了一种新颖的方法来帮助定位电子被加速的区域。到目前为止，科学家们一直在研究低能电子，以找到这些加速区，但是由达勒姆郡新罕布什尔大学的马修·阿尔加尔（Matthew Argall）领导的一组科学家表明，通过观察高能电子来识别这些区域是可能的，而且实际上更容易能量电子。

只有采用MMS的独特设计，这项研究才有可能。MMS使用四颗飞行器以紧密的四面体形式飞行，以提供磁重连区域的高时空分辨率测量。

Argall说：“我们能够探测到很小的规模，这将帮助我们真正查明如何通过磁重新连接来转换能量。”

结果将使科学家更容易识别和研究这些区域，从而帮助他们探索磁重联的微观物理学，并更好地了解电子对地球的影响。

出版物：Matthew R. Argall等人，“非对称重新连接的电子扩散区内的电子动力学”，空间物理学，2018年； DOI：10.1002 / 2017JA024524

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