NASA任务首先观察并详细记录了重新连接太阳和地球磁场的过程

自2015年3月发射以来，由NASA首次组织的MMS任务（磁层多尺度）能够捕获并详细描述当地球磁场和太阳磁场相互作用时发生的磁重联现象。关于天体物理学家已经等待了近半个世纪的事件的更多详细信息，我们将在出版物中讲述。



太阳会产生带电粒子流，它们以极高的速度飞行，称为太阳风。它主要由电子，质子和氦核（α粒子）表示。天体物理学家认为，导致这些粒子加速的一种机制与所谓的机制有关。磁重新连接发生在当两个不同方向的相反方向的磁力线相遇，断开并重新连接时，形成以巨大速度发散的环路。此时积累的磁场能量会进入移动粒子的动能和热能，这些粒子就像是由弹射器发射出来的。



当地球场的磁力线与太阳的磁力线相互作用时，上述磁重新连接机制也将起作用，而太阳的磁力线“伴随”太阳风在磁层边界处的运动。研究这种现象对地球的影响极为重要，因为其后果直接影响所有生物的生命。如您所知，地球的磁场形成了一个保护屏障，可防止太阳风粒子穿过行星表面。宇宙辐射与磁层边界处的地球磁力线相遇会导致粒子通量偏离到行星的两极，因此我们观察到了极光并修复了磁暴。进行磁连接时，伴随着能量的释放和磁场线的破裂，屏蔽罩的保护作用减弱，并且粒子能够以对人体健康和地球轨道上的卫星有危险的距离渗透到近地空间。

在实验室和宇宙等离子体中，已经进行了将近半个世纪的尝试，以获取详尽的，经实验证实的与磁连接现象有关的材料。直到现在，作为MMS（NASA）任务的一部分，这种现象才直接在地球磁层中被观测到。该事件的详细信息反映在2016年5月12日的《科学》杂志上。

使磁重新连接现象的实际检测复杂化的主要问题是由于它在有限的空间区域内发生这一事实。因此，为了获得必要的信息，高速移动的太空探测器必须在正确的时间放置在正确的位置。 MMS程序框架中存在磁重联效应的第一个实际证据是在2015年10月获得的。然后，在短短几秒钟内，研究站成功进行了数千次测量，随后提供了最丰富的材料来分析这种现象。从那时起，MMS探测器越过地球磁层边界4000多次，并记录了类似的事件碎片五次，但是这是第一次有可能完全记录我们星球大气中的磁重连接过程，并获得有关任务发生现象的详细信息。

天体物理学家确信：对磁层的研究也将使人们有可能了解其他伴随粒子发射的天文学现象，特别是在磁控器（具有极强磁场的中子星）中发生的现象或伴随其他星系到达的高能宇宙粒子形成的现象。到目前为止，太阳风的形成机理和太阳活动本身提出了很多问题。

显然，由于能量水平相对较低，地球磁层中发生的过程无法为研究人员提供更多“能量密集型”系统中银河空间中发生的现象的全面描述。同时，我们的地球磁层为科学家提供了独特的实验机会，因为它可以将太空探测器直接引向发生重新连接的区域。

关于MMS任务

MMS计划于2015年3月启动，涉及研究位于金字塔顶部，彼此相距10 km的四个相同航天器提供的信息。每个传感器都有25个传感器，它们以30毫秒的扫描间隔收集和分析有关电磁场状态和电子流动行为的数据。这样的频率在磁重新连接现象的整个研究历史中提供了前所未有的准确性和信息含量。



尽管与任务中的最新事件有关的重大突破，但仍有许多问题需要研究。因此，有待观察的是，为什么在某些情况下磁重连是爆炸性的，而在另一些情况下磁重连是均匀进行的，而在第三种情况下根本不发生。位于地球半球与太阳相对的另一侧的地球磁层的泪珠状尾巴的研究看起来很有希望。该任务团目前进行的研究与“晴天”侧形成的磁层磁场的一部分有关。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394193/