在一次偶然的相遇中,美国宇航局的“风”号航天器观测到了一种长期以来被预测但从未被证实的现象,称为磁重联。当方向相反的磁场线接触时,就会发生这个过程。结果,磁能变成动能,等离子体喷流形式的带电粒子射入太空。“风”号在1999年4月偶然发现了一个太阳和地球磁场交叉的点,一项分析结果发表在今天的《自然》杂志上。
加州大学伯克利分校空间科学实验室的研究科学家、合著者玛丽特·奥伊罗斯特说:“它[风号]穿过了磁层中磁场线实际重联的神奇区域,并亲眼目睹了这个过程的发生。”这个神奇的区域,即所谓的扩散区,位于距离地球24万英里的磁尾——这是我们星球磁场的一部分,它背对着太阳风并向太空延伸。研究人员认为,大多数进入地球磁层的太阳风粒子都是通过这个扩散区进入的,等离子体喷流从这里向地球和远离地球的方向喷射。
科学家们发现,等离子体粒子(主要是氢离子和电子)之间的相互作用是无碰撞的。换句话说,离子和电子同时从磁场线脱离。(在较慢的碰撞过程中,离子会先扩散。)“通常,在等离子体中,电荷会四处移动并相互电磁影响,因此整个过程就像流体一样,”加州大学伯克利分校空间科学实验室主任、合著者罗伯特·林说。“但是,你无法使用正常的流体理论来解释我们在太阳耀斑或我们自己的磁层中看到的重联速度。这些观察结果证实,至少在这种情况下,重联过程是无碰撞的,并且等离子体不像正常的流体那样运动。”
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最后,林指出,“这种过程很可能在宇宙中等离子体中存在磁场的任何地方都起作用,并且磁重联可能在宇宙中发挥着比人们想象的更大的作用。”