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金星快车观测到金星上的奇异“磁重联”现象

发布时间:2012年04月29日 05:34 | 进入复兴论坛 | 来源:中国天气网 | 手机看视频


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  这是太阳风和地球磁场的相互作用示意图。金星电离层中的等离子的运动能产生出感生磁场,因此也能生成类似的磁层结构

  据国外媒体报道,金星本身没有内在的磁场,这在行星当中是非常罕见的。虽然她没有巨大的保护性磁层,但是近金星的环境和地球有许多相似之处。最新发现的一个令人惊奇的例子是:在金星感生磁场的磁尾中观察到了“磁重联”(magnetic reconnection)现象。

  内部能够产生磁场的行星(地球、水星、木星以及土星等)都被看不见的磁层所包围。这些行星的磁场能够偏折太阳风中的带电粒子(电子和质子),这种偏折产生了一个具有保护性的“磁场结构”包围在它们的周围,这种磁场结构称之为“磁层”,并且在太阳风的背风面形成一个细长的磁尾。

  既然金星没有内在的磁场像屏障一样应对来袭的带电粒子,太阳风就能时常直接和其大气层的上部产生作用。然而,金星部分的受到“感生磁场”的保护。对于地球来说,太阳光中的紫外辐射从上层大气中的原子和分子上移走电子,产生的带电气体组成了电离层。电离层和太阳风相互作用,部分磁场被太阳风带走。

  空间探测器经过数十年来的观测表明,磁重联在地球、水星、木星和土星的磁层中发生的频率很高。在“磁重联”的过程中磁场能转变成了带电粒子的动能,“磁重联”在当方向相反的磁感线发生破裂并重新联接起来的时候产生。在地球上,磁重联是产生磁暴和极光(也就是所谓的北极和南极光)的罪魁祸首。

  直到现在,“磁重联”认为不会发生在没有内在磁场的行星上。然而,张铁龙和一个国际小组在《科学快讯》杂志上共同署名发表了一篇报道称,他们发现了金星磁尾部分发生磁重联的第一个证据。

  欧空局(ESA)的“金星快车”探测器运行在近极地轨道上,这样对于用磁强计和低能粒子探测器观测“太阳风-电离层-磁尾”相互作用非常理想。之前的金星探测器要么是轨道不合适观测,要么是在太阳风的不同周期被激活,因此它们都没有能探测到“磁重联”事件。通过分析从“金星快车”获得的数据揭示出许多磁场和磁尾中的等离子体有交换能量的现象。

  数据还表明,在许多方面金星的磁层是地球磁层的缩小版。“磁重联”发生在距离地球10到30个半径的等离子尾和磁壳中。由于金星的磁层只有地球磁层的十分之一,所以金星上的“磁重联”发生在距离金星1到3个半径处,这也是“金星快车”观测到“磁重联”发生的地方。

  这篇科学论文的第一作者张铁龙说:“等离子体团是地球和木星磁层中的特征现象,但是没有期望能在没有内在磁场的金星上找到。”张铁龙是“金星快车”磁强计的主要负责人,也是位于奥地利格拉茨太空研究机构中的高级科学家。

  新发现表明,“磁重联”致使大量等离子体从磁尾中逃逸,这为我们提供了一种用来解释为什么气体会从金星的上层大气中丢失的新机理。这对于理解金星在经历了“失控的温室效应”之后又丢失掉了大量的水有帮助。(编译:双螺旋)

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