功率1千億千瓦!由於交流電的特殊作用,木星才會產生極光!

2020-12-16 騰訊網

由於電流的影響，木星才會產生極光！一個國際研究小組成功地測量了木星極光的當前系統。利用美國宇航局「朱諾號」宇宙飛船向地球傳輸的數據表明，直流電比預期的要弱得多，因此交流電必須發揮特殊作用。另一方面，在地球上，直流電系統產生極光。木星電流系統是通過巨大的離心力維持運轉，離心力將氣態巨星木衛一的離子化二氧化硫氣體拋入磁層。

科隆大學地球物理與氣象研究所的約阿希姆·紹爾教授參與了該項目，朱諾號極地軌道探測器觀測到木星磁層中的Birkeland洋流的研究，發表在新一期的《自然天文學》上。木星是太陽系中最大的行星，擁有最明亮的極光，輻射功率為100太瓦(100,000,000,000千瓦= 1,000億千瓦)，需要10萬個發電廠才能與之媲美。與地球上的極光相似，木星極光以兩個巨大的橢圓形環圍繞兩極展開。

它們是由一個巨大的電流系統驅動，這個電流系統將極地光區和木星的磁層連接起來。磁層是行星周圍受其磁場影響的區域。大多數電流沿著木星磁場線運行，也被稱為比克蘭電流。美國宇航局朱諾號宇宙飛船在木星的極地軌道上運行，目標是更好地了解木星的內部和極光。朱諾號現在第一次測量了負責木星極光的直流電系統。為此，科學家們高精度地測量了木星的磁場環境，以便得到電流，總電流約為5000萬安培。

然而，這個值顯然低於理論上的期望值，造成這種偏差的原因是小尺度湍流交流電(也被稱為Alfvenic電流)，迄今為止很少受到關注。約阿希姆·紹爾說：這些觀測結果，再加上朱諾號宇宙飛船的其他測量結果，表明在產生木星極光的過程中，交流電作用比直流電大得多。約阿希姆·紹爾對這些湍流交流電進行了15年的研究，強調了它們的重要性。木星極光與地球極光不同，地球極光本質上是由直流電產生。

地球的北極光比木星弱一千倍，因為地球比木星小，磁場更弱，自轉也更慢。木星電流系統是由木星快速旋轉的磁層中巨大的離心力驅動。火山活動頻繁的木星衛星木衛一每秒產生一噸二氧化硫氣體，這些氣體電離進入木星磁層，由於木星的快速自轉，木星上的一天只持續10個小時，離心力移動了木星磁場中的電離氣體，從而產生了電流。

博科園｜研究/來自：科隆大學

參考期刊《自然天文學》

DOI: 10.1038/s41550-019-0819-7

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