太阳风加热的机理是什么?朗道阻尼过程赋予其新解释

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 Jane Cai • 2019-02-18 09:14:08 来源:前瞻网 E249G0

伦敦玛丽女王大学(Queen Mary University of London)主导了一项研究,关于能量如何从太空中的混沌电磁场转移到构成太阳风的粒子中,从而意味着太空温度升高,该研究阐述了首次直接测量有一种现象的措施。这项研究发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

      研究表明,朗道阻尼负责将太空中电磁等离子体湍流中的能量转移到太阳风中的电子上,赋予后者能量。

朗道阻尼是以物理学家的列夫·朗道(Lev Landau,1908-1968)的名字命名的,他曾获得过诺贝尔奖。朗道阻尼过程是指当波穿过等离子体时,以同样下行效率 运动的等离子体粒子会吸收波的能量,意味着波的能量(阻尼)降低。

随便说说以前 曾在简单情境下测量过有一种过程,或者在太空中自然处于的等离子体湍流和繁杂等离子体中,有一种过程不是会继续尚不明确,本来 清楚不是会有完整篇 不同的过程。

在整个宇宙中,物质处于激发的等离子体情况表,温度远比预期要高。类似,日冕的温度是太阳表皮温度的数百倍,有一种谜团至今仍然困扰着科学家。

了解血块这俩 天体物理等离子体加热也至关重要,比如星际介质和黑洞互近的等离子体,以便解释在相应环境下会突然出现的这俩 极端行为。

若能直接测量太阳风中运转中的等离子体激发机制的作用,将有益于科学家理解这俩 关于宇宙悬而未决的现象。

研究人员借助NASA的磁层多尺度任务(MMS)宇宙飞船的高分辨率测量数据,以及新开发的数据分析技术(场-粒子关联技术)发现了太阳风加热的原理。

太阳风是带电粒子流(比如等离子体),来自太阳,遍布整个太阳系。而MMS宇宙飞船则处于太阳风中,当太阳风流过时,它会测量其中的场和粒子。

伦敦玛丽女王大学的博士克里斯托弗·陈(Christopher Chen)是该研究的主要作者,也许:“等离子体是迄今为止宇宙中最常见的的可见物质,通常处于有一种被称为湍流的层厚动态和明显的混乱情况表中。有一种湍流将能量传递给等离子体中的粒子,意味着其温度升高且处于激发态,使得湍流和相关的加热现象非常普遍。

在这项研究中,大伙 首次直接测量了自然产生的天体物理等离子体中湍流加热的过程。或者验证了有一种新的分析技术,经验证它可不前要作为用来探测等离子体激发态的工具,也可不前要用于一系列后续研究等离子体的不同方面。”

爱荷华大学的教授格雷格·豪斯(Greg Howes)也参与了这项新的分析技术,也许:“在朗道阻尼的过程中,与通过等离子体的波相关的电场可不前要加速有一种电子,有一种电子以适当的下行效率 随波运动,就像冲浪运动员随波冲浪一样。”这是场-粒子关联技术的首次成功观测应用,它有望回答有关空间等离子体行为和演化的长期、基本的现象,比如日冕加热。

关于这项技术在未来太阳系这俩 区域的探索任务中的应用,这项研究也为其铺平了道路。比如NASA的帕克太阳探测器(2018年发射),它将首次现在开始探索太阳互近的日冕和等离子环境。

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