記者29日從中國科學院國家空間科學中心獲悉，通過研究太陽風對地球磁層的影響，該中心王赤院士團隊揭示了地球磁層對流新模式，即向日面磁重聯和背日面磁重聯可以獨立驅動磁層大尺度對流。相關研究成果在線發表于《自然·通訊》雜志。
太陽是個脾氣暴躁的大火球，總是向宇宙中亂“扔”東西，這些東西被稱為太陽風，由電子和質子等帶電粒子組成。當太陽風與地球磁場相互作用時，地球的磁場會阻擋太陽風粒子入侵并在地球周圍形成一個空腔結構，該結構被稱作地球磁層。在地球磁層與太陽風交會的地方一定會有一個邊界來“擋住”太陽風，這個邊界就是磁層頂。
“我們可以把地球磁層理解為地球的保護罩，在太陽風的作用下，地球磁層向日面被壓縮成一個橢球面，背日面被拉伸成向外略張開的圓筒形。值得注意的是，太陽風的磁場和地球自身的磁場糾纏作用會產生磁重聯，磁重聯又可以直接驅動磁層全球尺度的對流。”論文共同通訊作者、中國科學院國家空間科學中心研究員戴磊介紹。
磁層對流是指磁層等離子體物質的大尺度運動，它是行星際磁場與磁層相互作用的結果。20世紀60年代以來，磁層大尺度對流循環的經典模式一直是描繪太陽風-磁層相互作用的基本物理圖像，在認識地球空間能量爆發事件，如磁暴、亞暴等空間天氣現象中發揮著關鍵作用。“經典模式認為，向日面磁重聯和背日面磁重聯聯合驅動磁層對流。然而，這一經典對流循環模型預言的等離子體對流周期一般在小時量級，而在解釋10—20分鐘的快速響應對流事件時卻遇到困難。”戴磊說。
此次，研究人員對2016年3月11日發生的太陽風對地球磁層的影響進行了剖析。他們通過數值模擬和觀測數據分析發現，向日面磁重聯可以獨立地快速驅動磁層大尺度對流，提出了經典對流循環模型以外的新模式。
戴磊表示，這一新模式有望在未來中歐聯合空間科學衛星項目“微笑計劃”任務中得到進一步檢驗。
（中國科學院國家空間科學中心供圖）
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