能量是如何從太空中混沌電磁場轉化為太陽風

2020-11-22 中國氣象局

  美國耶魯大學克裡斯多夫__斯波爾丁(Christopher Spalding)模擬了太陽系早期狀況,並假設恆星的太陽風比現在更加強烈,因為太陽更加活躍,自轉速度更快,這可能有助於形成地球。

  之前科學家認為,「朗道阻尼(Landau damping)」過程負責給太陽風中的電子提供能量,並使星際空間溫度升高。目前來自美國宇航局人造衛星觀測數據已測量到該過程,並證實了該結論。  之前科學家認為,「朗道阻尼(Landau damping)」過程負責給太陽風中的電子提供能量,並使星際空間溫度升高。目前來自美國宇航局人造衛星觀測數據已測量到該過程,並證實了該結論。

  新浪科技訊 北京時間3月18日消息,據國外媒體報導,目前,研究人員直接測量到能量如何從太空中混沌電磁場轉化為太陽風。

  之前科學家認為,「朗道阻尼(Landau damping)」過程負責給太陽風中的電子提供能量,並使星際空間溫度升高。目前來自美國宇航局人造衛星觀測數據已測量到該過程,並證實了該結論。英國倫敦瑪麗女王大學(QMUL)科學家表示,這項發現有助於我們更好地理解太陽風穿越太空中如何加熱。

  太陽風是來自太陽的帶電粒子流,或被稱為等離子體,充滿了我們整個太陽系。理解太陽風中這些粒子對於研究星際物質、存在於太空中的輻射以及黑洞周圍等離子體盤是至關重要的。

  該研究主要作者、倫敦瑪麗女王大學克裡斯多夫·陳(Christopher Chen)博士說:「等離子體是目前宇宙中最豐富的可見物質形式,通常是一種叫做湍流的高度動蕩、明顯混沌狀態。」

  這種湍流將能量轉移至等離子體粒子上,導致這些粒子加熱並載有能量,從而使得湍流和相關加熱現象在宇宙中非常普遍。研究小組在這項研究中使用了美國宇航局磁層多尺度探測器(MMS)的高解析度測量數據以及一種最新開發的數據分析技術。

  MMS探測器位於太陽風中,並測量流經的磁場和粒子流。「朗道阻尼」是一種負責將電磁波能量傳遞至太陽風等離子體帶電粒子的現象。這一過程最初是由諾貝爾獎得主、物理學家列夫·朗道(Lev Landau)發現的。

  當時,朗道發現電磁波穿過等離子體(離子和電子組成的離子化氣體),這些帶電粒子的速度與電磁波相同。來自電磁波的能量隨後被太陽風的帶電粒子吸收,從而在「朗道阻尼」過程中降低了電磁波自身能量。

  「朗道阻尼」過程之前已被測量過,但是迄今還不知道它是否適用於太空中複雜等離子體。在整個宇宙之中,物質處於能量充沛的等離子體狀態,其高溫環境遠超出之前的預期。

  例如:日冕溫度是太陽表面溫度的數百倍,科學家仍在試圖揭曉其中的謎團。克裡斯多夫博士說:「在這項研究中,我們首次直接測量到自然產生天體物理等離子體過程中湍流加熱現象。同時我們還證實了一種新分析技術,它是一種可以用於探測能量等離子體的工具,也可以用於等離子體行為不同特徵的後續研究。」

  除此之外,這項研究還為未來勘測太陽系其它區域的任務奠定了基礎。例如:美國宇航局「帕克號」太陽探測器首次開始探索太陽附近的日冕和等離子體環境。目前,這項最新研究報告發表在《自然通訊》雜誌上。

(來源:新浪科技 責任編輯:蘇傑西)

相關焦點

  • 能量是如何從太空中混沌電磁場轉化為太陽風的
    北京時間3月18日消息,據國外媒體報導,目前,研究人員直接測量到能量如何從太空中混沌電磁場轉化為太陽風。之前科學家認為,「朗道阻尼(Landau damping)」過程負責給太陽風中的電子提供能量,並使星際空間溫度升高。目前來自美國宇航局人造衛星觀測數據已測量到該過程,並證實了該結論。
  • 太陽風如何加熱並加速?能量來自離子迴旋波
    據國外媒體報導,對一架老化的美國宇航局(NASA)太空飛船上採集的數據進行研究後,研究者們發現了太陽風中存在能量來源,這引起了核聚變研究人員的注意。美國宇航局準備向太陽發射一枚近距離的探測器以測試這項發現。
  • 磁場可以轉化為能量?NASA最新研究成果,磁重聯現象成為焦點話題
    根據愛因斯坦的質能方程,我們知道,物質和能量是可以互相轉化的。在一定的條件下,物質可以轉化為能量,這個過程遵循著E=m·c^2。這個過程,如今已經被科學家所接受,甚至是理所當然的常識了。不過,近些年來,科學家發現了一種更神秘的現象,可以讓磁場「湮滅」,轉化為其他形式的能量。這個神秘的現象,就是磁重聯現象。
  • 磁場可以轉化為能量?NASA最新研究成果,磁重聯現象稱為焦點話題
    根據愛因斯坦的質能方程,我們知道,物質和能量是可以互相轉化的。在一定的條件下,物質可以轉化為能量,這個過程遵循著E=m·c^2。這個過程,如今已經被科學家所接受,甚至是理所當然的常識了。不過,近些年來,科學家發現了一種更神秘的現象,可以讓磁場「湮滅」,轉化為其他形式的能量。這個神秘的現象,就是磁重聯現象。那麼,磁場究竟是怎樣」湮滅「的呢?磁重聯究竟是什麼現象呢?
  • 地球磁場是一個無情的太陽風粉碎機器
    科學家們稱這種現象為「弓形休克」,因為它類似於一艘在波濤洶湧海面上疾駛而過的船。長期以來,研究人員一直懷疑,我們應該感謝這次弓形震波,因為它將灼熱的太陽風減弱為我們在地球上感受到的微風,但並不知道這是如何發生的。現在發表在《物理評論快報》雜誌上的一篇新論文給這個難題增加了幾十億個電子大小的碎片。
  • 「帕克」奔日 探尋太陽風起何處
    然而,當人類擁有了航天發射能力後,蘇聯的「月球1號」和美國的「探測者10號」「水手2號」等探測器在太空中傳回的實測數據,證實了帕克博士的理論。太陽釋放的能量來自於太陽內部的核聚變反應。從太陽內部到我們肉眼可見的太陽光球,溫度隨著與中心距離的增加而逐漸降低,這也符合我們日常生活中的常識:距離熱源越遠,溫度越低。但在光球以上的色球、過渡區和日冕中,反常的現象發生了。
  • 物質可以轉化為能量,為啥能量很難轉化為物質?
    同時愛因斯坦又告訴我們物質和能量其實是同一個事物的兩個方面,也就是說質量和能量其實就是一回事,就好像一個硬幣的正面和反面,這也說明物質和能量其實是可以相互轉化的,不過物質轉能量比較簡單,比如原子彈爆炸。但是能量要轉化為物質就難的多了,為啥逆過程就很困難呢?今天我來談談這個問題。
  • 天文學家發現太陽風源頭
    中國日報網站環球在線消息:據美國宇航局太空網報導,天文學家最近查找到了兩種類型的太陽風之一缺失的起始點。太陽風是太陽經常向四面八方發射出的一連串帶電粒子流。這些粒子從太陽到達地球所需的時間不超過10天,並且當太陽風變成風暴時,它們與地球磁場結合,就會產生在極地的天空中舞動的美麗極光。
  • 太空探索:太陽系以外的神奇世界「旅行者」號為你揭開秘密
    ,這為我們了解太陽系是如何形成的以及地球上生命何以能夠存在提供了新的線索。一個天文單位代表地球和太陽之間的平均距離,為9300萬英裡。 在這個太陽系和星際空間之間的邊界區域,不僅有太陽風和星際風(interstellar wind,來自星際空間的粒子流)相互衝撞拉扯產生的湍流,而且太陽風和星際介質的粒子似乎還會交換電荷和動量。結果,部分星際介質會轉化為太陽風,從而能增加太陽圈氣泡向外的推力。
  • 破解日冕與太陽風的秘密 NASA啟動「接觸太陽」計劃
    科學家很早就想要透過太陽的外部大氣層與日冕,來了解太陽風與太陽系所帶來的物質,以及太陽恆定的帶電粒子流如何影響地球上的生命,也為了要理解目前人類尚未得知什麼原因導致日冕比太陽表面溫度高出許多。自1958年以來,「接觸太陽」(Touch the Sun)的概念已計劃了50年之久,此次NASA計劃將在2018年夏天發射「太陽探測器」,預計2024年12月靠近太陽。
  • 宇宙是混沌全息的,是無數個小宇宙的集合
    「有狀混成,先天地生,蕭寥獨立不改,可以為天下母」(見楚簡本老子文。有一種混沌一體的狀態,在天地形成之前就存在了,荒涼遼闊,獨立而不改變,可以作為天下的本源),這說的是「道」。「道法自然」,「道」與宇宙本就是同時存在的,如果將此言形容宇宙,也是適用的,從而可以得知宇宙處於混沌的狀態。在中國古代的神話中,盤古在混沌中開天闢地。
  • 愛因斯坦:E=mc^2,能量確實可以轉化為質量,科學家已觀測到
    地球上最常見的太陽能就是最著名的質量轉化為能量的例子。根據初步的計算,科學家們發現,太陽內部每一秒鐘都有超過400萬噸的質量發生了核聚變,這個過程中,一部分的質量會消失,而這個過程中產生的能量就來源於這部分消失的質量,所以現在我們對「質量可以轉化為能量」這件事是沒有疑問的。
  • 太空最新發現:彗星67P也發出紫外極光,化身太陽風最美晴雨表
    可就在最近,天文專家們通過對羅斯塔太空望遠鏡的天文數據整理、分析的過程中,卻發現了彗星67P/C- G身上,也有微弱的紫外線輻射的極光!關於極光,以地球為例,是因為太陽風吹進地磁範圍內,它的電離子與大氣電離層發生相互作用!
  • 在實驗室裡造一個太陽:物理學家成功模擬太陽風
    在太陽的可見表面之上,由帶電粒子組成的熱氣會一直延伸到太空之中,形成太陽過熱的外層,其中就包括條紋狀的日冕在內。當日全食時,這些日冕看起來就像是獅子的鬃毛。某些過程將日冕中的等離子體加熱到數百萬度的高溫,使它們以太陽風的形式遠離太陽。但我們仍無法確切的知道這些等離子體究竟是如何逃離太陽磁場的。
  • NASA 最新研究:火星大氣層的流失可能肇因於強烈的太陽風
    一系列令人驚豔的美國太空總署(NASA )動畫顯示出太陽是如何慢慢地剝奪掉火星的大氣層。逐漸消失的大氣在火星最初期的日子中,它可能曾經是一個可居住的星球,而不是現今乾燥且荒涼的世界。這很有可能是因為數十億年來,火星的大氣層逐漸往太空中中散去。
  • ATP中的能量轉化
    ATP中的能量可以直接轉化成其他各種形式的能量,用於各項生命活動。這些能量的形式主要有以下6種。
  • 太陽不斷地把質量轉化成能量 這會致其重力降低嗎?
    太陽不斷地把質量轉化為能量,其中大部分能量永遠地離開了太陽(儘管聚變過程釋放的能量需要花上幾千年的時間才能到達太陽表面)。記住,極少量的質量轉化成大量的能量(參考:E=MC^2,核武器)。因此太陽不像許多人設想的那樣快地耗盡它的質量。
  • 如何高效地把質量轉化為能量?黑洞是一個不錯的選擇
    比如說一隻反物質貓和一隻普通貓相撞之後,兩者湮滅會導致二貓全部的質量都轉化為能量,足夠應付挪威兩年的電力能耗。但這個宇宙裡幾乎沒有自然出現的反物質,因此這不是進行質能轉換的切實可行的方法。因為你必須先耗費大量能量來製造一大團反物質。既然反物質不能用,那把質能轉化為能量基本就剩下三個選項了:化學反應、和反應和引力作用,比如物質墜入黑洞。
  • 近地太空發現詭異超速電子 能量來源疑團重重
    據英國《每日郵報》報導,NASA在地球磁場附近的太空中發現了被加速到近光速的電子,在名為「前震(foreshock)」的動蕩區域中,這些粒子以神秘的方式獲得了高能量