NASA首次直接觀測到磁場重聯

5月13日消息，據英國每日郵報報道，你可能不會每天都想到地球的磁場，但它和水一樣對我們的生命至關重要。地球磁場提供了一個隱形屏障，保護我們不受到太陽磁場外層噴射出來的帶電粒子流影響。現在一項最新研究調查了地球和太陽磁場產生的磁場是如何相互作用的，這是朝增加我們對空間天氣的理解邁出的重要一步。

這項由美國馬里蘭大學物理學家帶領進行的研究展示了美國宇航局磁層多尺度探測(Magnetospheric Multiscale, 簡稱MMS)項目的結果，包括細節研究地球太陽磁場的相互作用。這項研究還揭露了對名為磁場重聯現象的首次直接細節觀測。磁場重聯是指磁場線彙集在一起、打破和重聯以朝不同方向移動，並在此過程中釋放出大量能量。

「想像一下兩輛火車在單獨的軌道上相向而行，但火車在最後一分鐘改變至相同的軌道。」研究合作作者、馬里蘭大學物理學教授詹姆斯?德雷克（James Drake）這樣說道。「每一個軌道代表了兩個相互作用磁場之一的磁場線，而軌道轉換則代表重聯事件。產生的結果是重聯點釋放出能量，就像彈弓一樣。」證據顯示重聯是很多事件，例如太陽耀斑、日冕物質拋射、磁暴和美麗的極光現象背後的驅動力量。本周初發表的另一項單獨研究顯示磁場重聯是緩慢太陽風背後的機制。在過去五十年研究人員試圖在實驗室和太空里研究重聯，但MMS是第一個直接觀察到重聯是如何發生的項目。

「單是看MMS的數據就不可思議。這種細節程度允許我們觀察曾經是一片模糊的事物，」 德雷克教授道。「重聯事件發生時間間隔為三秒，這利用歐洲航天局(ESA)的集群2號(ClusterII)衛星幾乎是不可能觀察到的。但MMS數據的質量真是令人興奮，還會不會有另一個像這樣的項目還很難說。」

單是細節觀察重聯就已經是重要的里程碑，但這項工作尚未結束。MMS項目的一個重要目標是確定磁場線是如何短暫斷裂，繼而促使重聯和能量釋放的發生。理解重聯事件過程中電子的行為將幫助科學家們修訂對重聯是如何發生的更精確的描述。尤其值得一提的是，它將揭示重聯是否以整齊有序的過程發生，還是狂暴、類似風暴的能量粒子漩渦。

重聯現象物理學的清晰描述將推動我們更好理解空間天氣，包括太陽耀斑和磁暴是否遵循某種可預測的樣式，就像地球上的天氣一樣。重聯還將幫助科學家理解其它更有能量的天體物理學現象，例如磁星，一種具有異常強大磁場的中子星。

「理解重聯將有助於解答太陽物理學和天體物理學裡的一系列科研問題，」助理研究科學家馬克?斯維斯塔克（Marc Swisdak）博士這樣說道，他合作分析了MMS數據。「地球磁場邊緣是一個絕佳的測試實驗室，因為它是唯一一個宇宙飛船可以飛經的磁場重聯發生的區域。」

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