美國海軍研究實驗室（NRL）的科學家們發現了現有的磁重聯模型中缺少的新物理現象。 雖然電影顯示地球存在于宇宙中一個平靜、原始的角落，但實際上，近地空間環境是危險和動態的。在任何一天，被稱為太陽風的熱帶電粒子和等離子體團從太陽射出，被地球的磁場所偏轉，在南北兩極造成美麗的極光。

然而，在太陽風暴期間，太陽風可以壓縮地球的磁場，導致磁場線重新排列和重新連接（也稱為磁重聯），將熱的、密集的等離子體射回地球。像這樣的過程通常被稱為空間天氣。由于這些空間天氣可能對我們現代社會的關鍵因素產生影響，如電信系統和電網，獲得對這些過程的良好理解與理解地面天氣一樣重要。

了解地球磁層中的磁重聯的一個主要挑戰是在衛星觀測中難以解決較小的動力學規模的過程。然而，美國宇航局的“磁層多尺度”（MMS）航天器最近使得詳細研究這種以前未見過的微尺度物理成為可能。

NRL的科學家們一直在使用MMS數據來研究發生在地球磁尾的微尺度物理學，磁尾是磁層的一個薄的部分。當地球的磁層被太陽風壓縮成一個薄薄的電流片時，磁尾就形成了，這為研究磁重聯創造了一個理想的位置。

NRL的科學家們最近首次觀察到在這些被壓縮的電流片之一中，由高度剪切的電子流（速度剪切）驅動的等離子體波。當電流片被壓縮時，一個垂直于背景磁場的局部電場出現，速度剪切就在電流片中產生了。這些波是局部增強的擴散性的豐富來源，它可以觸發磁重聯過程。

NRL的科學家們還利用這些觀察發現了現有的薄電流片和磁重聯理論模型中缺少的一個關鍵部分--一個垂直于電流片形成的雙極電場，并在電流片經歷強壓縮時得到加強。此后，一個新的理論模型被開發出來，它表明，雙極電場可以自洽地發展，以響應等離子體的整體壓縮。這反過來又產生了速度剪切，可以驅動航天器數據中觀察到的波。由電子流驅動的電流也改變了磁場剖面，并允許形成既薄又不理想的電流片，這些特征不能同時用標準模型來解釋。理論模型的結果為微觀尺度和宏觀尺度物理學之間的關鍵聯系帶來了新的啟示。

這些發現挑戰了現有的對薄電流片物理學的理解，對剪切驅動的等離子體波的識別也確立了局部的極性電場和驅動物理學的高度不均勻條件的意義。這種對小尺度物理學的深入理解，當與更大尺度的模型相結合時，將導致對全球動力學，特別是影響近地空間天氣的日光層中從太陽進入地球附近的能量通量的更全面的了解。

【來源：cnBeta.COM】

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