磁重聯(lián)現(xiàn)象或?qū)е陆鹦侨彼?/h1>
2012-04-02 22:08
地理教學(xué) 2012年13期
太陽風(fēng)一刻不停地猛烈吹拂著身邊的行星。地球、木星、土星、水星可以靠自身的磁場(chǎng)來抵御，自身沒磁場(chǎng)的金星怎么辦？最近一期出版的國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》刊登了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院張鐵龍教授等與多國科學(xué)家合作的成果：利用歐洲金星快車的磁場(chǎng)探測(cè)數(shù)據(jù)，他們首次在金星的誘發(fā)磁層中發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)重聯(lián)現(xiàn)象——這既幫助金星抵御住了太陽風(fēng)的侵襲，同時(shí)又加速了金星大氣的逃逸。
太陽每時(shí)每刻往外噴射著高速帶電粒子流，俗稱“太陽風(fēng)”。太陽風(fēng)帶有磁場(chǎng)，當(dāng)它吹向行星時(shí)，會(huì)逼迫行星的磁力線向“背風(fēng)”面不斷延伸，當(dāng)這些磁力線被“逼”到極致時(shí)，會(huì)與太陽風(fēng)的磁力線一起在瞬間“崩斷”，并重新連接成兩條新的磁力線——一條帶著太陽風(fēng)的等離子體飛向浩淼的太空，另一條則如同拉滿的橡皮筋，縮向行星。這就是磁重聯(lián)現(xiàn)象。在地球上，后一條磁力線所攜帶的高能粒子“撞”進(jìn)南北兩極的大氣層，就是美麗的極光。
盡管同處于高速流動(dòng)的太陽風(fēng)中，金星卻沒有地球那樣的磁場(chǎng)，幫助它抵御太陽風(fēng)。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽風(fēng)所攜帶的巨大能量，在直接與金星大氣的接觸中，使金星大氣產(chǎn)生了電離層。同時(shí)，太陽風(fēng)所攜帶的磁場(chǎng)與這個(gè)電離層作用，在金星附近產(chǎn)生誘發(fā)磁層——它和地球的磁層一樣，也會(huì)與太陽風(fēng)的磁力線發(fā)生“重新連接”，從而抵御大部分太陽風(fēng)進(jìn)入金星。
不過，磁重聯(lián)對(duì)金星來說，是一柄“雙刃劍”，在抵御太陽風(fēng)的同時(shí)，也可能加速了金星大氣的逃逸。這個(gè)誘發(fā)磁層相當(dāng)弱小，尺度不超過20個(gè)金星半徑——而地球的磁場(chǎng)尺度則達(dá)到上百個(gè)地球半徑。這意味著，當(dāng)太陽風(fēng)刮過金星，發(fā)生磁重聯(lián)時(shí)，一部分金星大氣會(huì)被磁力線重新連接時(shí)所釋放的能量加速，從而更快、更容易地逃走。
據(jù)相關(guān)學(xué)者介紹，金星上大氣的逃逸，被認(rèn)為是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大氣所籠罩，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的溫室效應(yīng)的原因。因此，該研究成果對(duì)揭示金星大氣的演化以及氣候變化具有重要意義，同時(shí)對(duì)地球氣候長(zhǎng)期演化研究也有借鑒意義。
審稿人認(rèn)為，該發(fā)現(xiàn)“有可能極大地改變我們對(duì)磁場(chǎng)重聯(lián)以及太陽風(fēng)與無內(nèi)稟磁場(chǎng)的行星或彗星相互作用的理解”。《自然》雜志網(wǎng)站在“新聞”欄目對(duì)該成果進(jìn)行了專門評(píng)述，認(rèn)為在沒有內(nèi)稟磁場(chǎng)的金星誘發(fā)磁層發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)重聯(lián)，“意味著磁場(chǎng)重聯(lián)可能是行星磁層中的一種普遍現(xiàn)象”，“該發(fā)現(xiàn)意味著磁場(chǎng)重聯(lián)可能產(chǎn)生了金星上的極光，并可能使40億年前富含水份的金星大氣逃逸而演化成今天這樣的情況”。
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太陽每時(shí)每刻往外噴射著高速帶電粒子流，俗稱“太陽風(fēng)”。太陽風(fēng)帶有磁場(chǎng)，當(dāng)它吹向行星時(shí)，會(huì)逼迫行星的磁力線向“背風(fēng)”面不斷延伸，當(dāng)這些磁力線被“逼”到極致時(shí)，會(huì)與太陽風(fēng)的磁力線一起在瞬間“崩斷”，并重新連接成兩條新的磁力線——一條帶著太陽風(fēng)的等離子體飛向浩淼的太空，另一條則如同拉滿的橡皮筋，縮向行星。這就是磁重聯(lián)現(xiàn)象。在地球上，后一條磁力線所攜帶的高能粒子“撞”進(jìn)南北兩極的大氣層，就是美麗的極光。
盡管同處于高速流動(dòng)的太陽風(fēng)中，金星卻沒有地球那樣的磁場(chǎng)，幫助它抵御太陽風(fēng)。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽風(fēng)所攜帶的巨大能量，在直接與金星大氣的接觸中，使金星大氣產(chǎn)生了電離層。同時(shí)，太陽風(fēng)所攜帶的磁場(chǎng)與這個(gè)電離層作用，在金星附近產(chǎn)生誘發(fā)磁層——它和地球的磁層一樣，也會(huì)與太陽風(fēng)的磁力線發(fā)生“重新連接”，從而抵御大部分太陽風(fēng)進(jìn)入金星。
不過，磁重聯(lián)對(duì)金星來說，是一柄“雙刃劍”，在抵御太陽風(fēng)的同時(shí)，也可能加速了金星大氣的逃逸。這個(gè)誘發(fā)磁層相當(dāng)弱小，尺度不超過20個(gè)金星半徑——而地球的磁場(chǎng)尺度則達(dá)到上百個(gè)地球半徑。這意味著，當(dāng)太陽風(fēng)刮過金星，發(fā)生磁重聯(lián)時(shí)，一部分金星大氣會(huì)被磁力線重新連接時(shí)所釋放的能量加速，從而更快、更容易地逃走。
據(jù)相關(guān)學(xué)者介紹，金星上大氣的逃逸，被認(rèn)為是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大氣所籠罩，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的溫室效應(yīng)的原因。因此，該研究成果對(duì)揭示金星大氣的演化以及氣候變化具有重要意義，同時(shí)對(duì)地球氣候長(zhǎng)期演化研究也有借鑒意義。
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