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金星快車觀測到金星上的奇異“磁重聯”現象

發佈時間:2012年04月29日 05:34 | 進入復興論壇 | 來源:中國天氣網 | 手機看視頻


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  這是太陽風和地球磁場的相互作用示意圖。金星電離層中的等離子的運動能産生出感生磁場,因此也能生成類似的磁層結構

  據國外媒體報道,金星本身沒有內在的磁場,這在行星當中是非常罕見的。雖然她沒有巨大的保護性磁層,但是近金星的環境和地球有許多相似之處。最新發現的一個令人驚奇的例子是:在金星感生磁場的磁尾中觀察到了“磁重聯”(magnetic reconnection)現象。

  內部能夠産生磁場的行星(地球、水星、木星以及土星等)都被看不見的磁層所包圍。這些行星的磁場能夠偏折太陽風中的帶電粒子(電子和質子),這種偏折産生了一個具有保護性的“磁場結構”包圍在它們的周圍,這種磁場結構稱之為“磁層”,並且在太陽風的背風面形成一個細長的磁尾。

  既然金星沒有內在的磁場像屏障一樣應對來襲的帶電粒子,太陽風就能時常直接和其大氣層的上部産生作用。然而,金星部分的受到“感生磁場”的保護。對於地球來説,太陽光中的紫外輻射從上層大氣中的原子和分子上移走電子,産生的帶電氣體組成了電離層。電離層和太陽風相互作用,部分磁場被太陽風帶走。

  空間探測器經過數十年來的觀測表明,磁重聯在地球、水星、木星和土星的磁層中發生的頻率很高。在“磁重聯”的過程中磁場能轉變成了帶電粒子的動能,“磁重聯”在當方向相反的磁感線發生破裂並重新聯接起來的時候産生。在地球上,磁重聯是産生磁暴和極光(也就是所謂的北極和南極光)的罪魁禍首。

  直到現在,“磁重聯”認為不會發生在沒有內在磁場的行星上。然而,張鐵龍和一個國際小組在《科學快訊》雜誌上共同署名發表了一篇報道稱,他們發現了金星磁尾部分發生磁重聯的第一個證據。

  歐空局(ESA)的“金星快車”探測器運行在近極地軌道上,這樣對於用磁強計和低能粒子探測器觀測“太陽風-電離層-磁尾”相互作用非常理想。之前的金星探測器要麼是軌道不合適觀測,要麼是在太陽風的不同週期被激活,因此它們都沒有能探測到“磁重聯”事件。通過分析從“金星快車”獲得的數據揭示出許多磁場和磁尾中的等離子體有交換能量的現象。

  數據還表明,在許多方面金星的磁層是地球磁層的縮小版。“磁重聯”發生在距離地球10到30個半徑的等離子尾和磁殼中。由於金星的磁層只有地球磁層的十分之一,所以金星上的“磁重聯”發生在距離金星1到3個半徑處,這也是“金星快車”觀測到“磁重聯”發生的地方。

  這篇科學論文的第一作者張鐵龍説:“等離子體團是地球和木星磁層中的特徵現象,但是沒有期望能在沒有內在磁場的金星上找到。”張鐵龍是“金星快車”磁強計的主要負責人,也是位於奧地利格拉茨太空研究機構中的高級科學家。

  新發現表明,“磁重聯”致使大量等離子體從磁尾中逃逸,這為我們提供了一種用來解釋為什麼氣體會從金星的上層大氣中丟失的新機理。這對於理解金星在經歷了“失控的溫室效應”之後又丟失掉了大量的水有幫助。(編譯:雙螺旋)

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