MMS航天器提供了难以捉摸的能量爆炸的史无前例的视图

时间：2021-08-05 09:52:02 来源：

MMS航天器的艺术家描绘，提供了磁重联的第一幅视图。

新罕布什尔大学的研究人员捕捉到了一个很难看清的奇异事件，涉及“磁性重新连接”，在这个过程中，地球周围的稀疏粒子和能量碰撞产生了快速但有力的爆炸。落后于地球。

磁重新连接对科学家来说仍然是个谜。他们知道这种爆炸的存在，并记录了能量爆炸可能产生的影响-发生极光事件并可能对电网造成严重破坏-但他们尚未完全了解细节。在《科学》杂志上发表的一项研究中，科学家们概述了有关这种能量转换过程如何在地球磁尾中工作的关键细节的初步观点。

在第二阶段，美国国家航空航天局（NASA）的磁层多尺度任务（MMS）观察着地球背后活动中的磁场重新连接，如蓝色和红色磁场线所示。

在地球的今天，磁重新连接是不对称的-意味着它会像离子和电子一样向不同的方向不均匀地投射。在此模拟中，可以看到粒子主要沿着黑色磁场线从重新连接的位置向上移动。

UNH太空科学中心的Roy Torbert说：“这是一个了不起的事件。”他是NASA磁层多尺度任务（MMS）的副首席研究员。“我们很早就知道它以两种类型的体制发生：不对称和对称，但这是我们第一次看到对称过程。”

由于磁场线的扭曲和重新连接，每天都会在地球周围发生磁重新连接。它在不同的地方以不同的方式发生，并产生不同的效果。高度电离的气体中的颗粒（称为等离子体）可以被转换并引起一次强大的爆炸，爆炸时间仅为一秒的几分之一，这可能导致强大的电子流以超音速飞走。这种观点是科学家在MMS任务中的一部分，被发现后具有足够的分辨率，可以揭示出它与地球上其他重新连接机制的区别，例如地球附近的磁层顶上的不对称过程（更接近太阳）。

“这很重要，因为我们对这些重新连接的了解和了解越多，”托伯特说，“我们就越能为极端事件做准备，这些极端事件可能是由于地球周围或宇宙中任何地方的重新连接而引起的。”

磁场的重新连接也发生在太阳和整个宇宙上—在所有情况下，都有力地发射出粒子并推动了我们在动态空间环境中看到的许多变化—因此，了解地球周围的磁场也有助于我们理解宇宙中其他地方的重新连接。航天器无法到达。我们对不同类型的磁重联结了解得越多，我们就越能拼凑出此类爆炸在其他地方可能看起来像什么。

在地球后面，远离月球，磁场重新对称地发生。该模拟显示，受红色磁场线限制，粒子在两个方向上均等地从重新连接的位置移开。

对于2015年10月16日首次报道的非对称事件，以及现在的2017年7月11日这一对称事件，NASA的MMS任务通过绕过地球附近的磁重联事件创造了历史。一枚火箭发射的四枚MMS航天器仅在事件内部停留了几秒钟，但是UNH研究人员帮助开发的仪器能够以前所未有的一百倍的速度收集数据。结果，科学家们第一次可以跟踪磁场的变化方式，出现的新电场以及各种带电粒子的速度和方向。

这项工作是由美国国家航空航天局（NASA）资助的。

出版物：R. B. Torbert等人，“在空间中对称磁重连期间扩散区的电子尺度动力学”，《科学》，2018年11月15日：eaat2998； DOI：10.1126 / science.aat2998

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