@ 2021.10.08 , 22:10

太阳风吹过地球大气磁层形成了静止的波纹

面对来自太阳风的持续带电粒子流的持续威胁,地球并非没有保护。我们的星球被包裹在一个叫做磁层的磁性气泡中,这个气泡从地球内部深处旋转延伸出来。

随着太阳风的吹拂,科学家们认为这个气泡的边缘会在等离子体中产生一系列的能量波,这些能量波沿着太阳风吹拂的方向,是由太阳风和磁层之间的相互作用产生的。但是现在科学家有了个惊喜:一些波纹是静止的。

伦敦帝国学院的空间物理学家马丁·阿彻几年来一直在探索地球磁层的边界。"分析任何系统的边界都是个了不得的关键任务。"

最近,阿彻和同事们发现,磁层的边界,称为磁层顶,表现得像一个鼓的薄膜:用太阳风的脉冲打击它,波,被称为磁声波,沿着磁层顶向两极传播,并被反射回源头。

现在,利用美国宇航局亚暴期间事件和宏观互动的时间历史(THEMIS)任务的数据,阿彻领导的研究小组发现,这些磁声波不仅会反弹,而且可以逆着太阳风的方向传播。

那么,当这些波遇到相反的太阳风时会发生什么呢?根据研究人员进行的建模,这两种力量可以达到一个平衡,太阳风的推力抵消了波的推力。

"这类似于你试图在向下的扶梯上往上走。看起来就像你根本没有移动,即使你付出了大量的努力。"

由于这些驻波在地球的磁层中停留的时间较长,它们可能对粒子的加速有更大的影响,这反过来又影响到地球。我们知道,等离子体波对电子有加速作用,电子可以在等离子体波上冲浪,就像冲浪者利用水波加速一样。

沿着磁场向两极加速的粒子是照亮我们天空的绚丽极光的成因(还引发电离层的通信问题)。

由磁层限制的地球辐射带也可能受到影响。要了解这些驻波对粒子加速有什么影响,还需要更多的研究。

同时,研究人员还将驻波转化为声音。阿彻和同事们以前就做过这样的事情,把磁层的鼓状反应转化为声音。

这不仅仅是一件令人着迷的事情,将空间数据转化为不同的媒介,可以帮助科学家们揭示那些可能被我们忽略的信息。

"卫星只能测量这些波的坐标,给我们提供时间序列,摆动的线条。这种数据实际上最适合我们的听觉,而不是视觉,所以听数据往往可以给我们一个更直观的物理图像。你可以听到表面波的深呼吸声自始至终都存在,随着脉冲撞击,音量也在上升。与其他类型的波相关的更高音调的声音,几乎不会持续这么久。"

这项研究已经发表在《自然通讯》上。

https://www.sciencealert.com/standing-waves-have-been-found-at-the-edges-of-earth-s-magnetosphere


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