15日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校地球和空間科學(xué)學(xué)院教授陸全明、王榮生研究團(tuán)隊(duì)基于地球磁層多尺度衛(wèi)星原位探測(cè)數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)重聯(lián)擴(kuò)散區(qū)可演化為湍流態(tài)。相關(guān)研究結(jié)果日前在線發(fā)表于《自然·通訊》。

磁場(chǎng)重聯(lián)是一種基本的等離子體物理過(guò)程。該過(guò)程中，磁自由能被快速地釋放從而轉(zhuǎn)化為等離子體動(dòng)能和熱能，并產(chǎn)生高能電子。由磁場(chǎng)重聯(lián)產(chǎn)生的高能電子被認(rèn)為是伽馬射線暴、太陽(yáng)耀斑以及磁暴等現(xiàn)象的主要驅(qū)動(dòng)原因。

等離子體湍流是另一種基礎(chǔ)的等離子體現(xiàn)象，廣泛存在于空間等離子環(huán)境中。在等離子體湍流中，能量可以從大尺度輸運(yùn)到小尺度，最終在動(dòng)力學(xué)尺度被耗散，并加熱或加速等離子體。

這兩個(gè)基礎(chǔ)的等離子體物理過(guò)程相互耦合，湍流可以由重聯(lián)產(chǎn)生。反過(guò)來(lái)，重聯(lián)的演化也會(huì)受到湍流的影響。

利用高時(shí)空分辨率、高精度的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)在地球磁尾電流片中觀測(cè)到一個(gè)正在發(fā)生重聯(lián)的電流片，而且衛(wèi)星穿越了重聯(lián)的擴(kuò)散區(qū)。

與典型重聯(lián)模型不同，該擴(kuò)散區(qū)不是一個(gè)完整的層流電流片，而是破碎為大量電流絲。這些不同強(qiáng)度、不同尺度的電流絲在擴(kuò)散區(qū)內(nèi)沿著各個(gè)方向延伸(主要在x和y方向)，并相互交織，形成了一個(gè)三維的網(wǎng)狀電流體系，也即該擴(kuò)散區(qū)處于湍流狀態(tài)。在這個(gè)湍流態(tài)的擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，高達(dá)300電子伏特的高能電子通量顯著增加，且高能電子在分布函數(shù)上呈現(xiàn)冪律譜分布。

研究結(jié)果表明，重聯(lián)的擴(kuò)散區(qū)可以演化為湍流狀態(tài)，電子在湍流態(tài)的擴(kuò)散區(qū)內(nèi)可被有效加速至幾百電子伏特。(記者吳長(zhǎng)鋒)

標(biāo)簽： 研究發(fā)現(xiàn) 磁場(chǎng)重聯(lián) 擴(kuò)散區(qū)可演化為湍流態(tài) 相關(guān)研究結(jié)果