電磁離子迴旋波!揭開地球磁層內:等離子體粒子的溫度和密度!

2021-01-14 博科園

巨大的帶電粒子環環繞著地球和其他行星，現在一組科學家已經完成了對電磁波的研究，這些電磁波穿過這個被稱為磁層的帶磁性、帶電的環境，加深了對這個區域及其與地球之間相互作用的了解，並為研究銀河系其他行星開闢了新途徑。由美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)物理學家Eun-Hwa Kim領導的科學家們研究了一種穿過磁層的波，這些波被稱為電磁離子迴旋波。

揭示了磁層內等離子體粒子的溫度和密度等性質。JGR空間物理學上研究論文的第一作者Kim說：波是來自等離子體的一種信號，因此，電磁離子迴旋波可以作為診斷工具來揭示磁層的一些特徵。Kim和來自密西根安德魯斯大學和韓國慶熙大學的研究人員將研究重點放在模式轉換上，即一些主位波形成的方式。在這個過程中，其他的波沿著從外太空傳播的方向壓縮，與地球的磁層發生碰撞。觸發了主位波的形成，然後主位波以特定的角度變焦並極化——所有光波振動的方向。

利用PPPL超級計算機，科學家們進行了模擬，表明這些模式轉換的位波可以沿著磁場線以低於90度的法線在磁層中傳播，這與該區域與空間的邊界有關。了解了這些特性，物理學家就可以用有限的初始信息來識別位波，並收集有關磁層的信息。更好地了解磁層可以提供關於地球和其他行星如何與其空間環境相互作用的詳細信息。例如，這些波可以讓科學家們確定磁層中氦和氧等元素的密度，並進一步了解產生北極光的太陽帶電粒子流動。

工程師們使用類似於位射波的波，來幫助加熱被稱為託卡馬克(tokamaks)甜甜圈形狀磁聚變裝置中的等離子體。研究磁層中波的行為，可以加深對聚變能產生的理解，聚變能發生在等離子體粒子碰撞形成更重的粒子時。世界各地的科學家都在尋求在地球上複製核聚變，以獲得幾乎取之不盡的電力供應來發電。因此，位波的知識可以提供廣泛的好處，科學家非常渴望了解磁層，以及它如何調節太空天氣對地球的影響，能夠使用位波作為診斷手段將非常有用。

博科園｜研究/來自：普林斯頓等離子體物理實驗室參考期刊《JGR空間物理學》DOI: 10.1038/s41467-019-11032-z博科園｜科學、科技、科研、科普

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