美國海軍研究實(shí)驗室(NRL)的科學(xué)家們發(fā)現了現有的磁重聯(lián)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(gè)平靜、原始的角落，但實(shí)際上，近地空間環(huán)境是危險和動(dòng)態(tài)的。在任何一天，被稱(chēng)為太陽(yáng)風(fēng)的熱帶電粒子和等離子體團從太陽(yáng)射出，被地球的磁場(chǎng)所偏轉，在南北兩極造成美麗的極光。

　　然而，在太陽(yáng)風(fēng)暴期間，太陽(yáng)風(fēng)可以壓縮地球的磁場(chǎng)，導致磁場(chǎng)線(xiàn)重新排列和重新連接(也稱(chēng)為磁重聯(lián))，將熱的、密集的等離子體射回地球。像這樣的過(guò)程通常被稱(chēng)為空間天氣。由于這些空間天氣可能對我們現代社會(huì )的關(guān)鍵因素產(chǎn)生影響，如電信系統和電網(wǎng)，獲得對這些過(guò)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(lián)的一個(gè)主要挑戰是在衛星觀(guān)測中難以解決較小的動(dòng)力學(xué)規模的過(guò)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(jiàn)過(guò)的微尺度物理成為可能。

　　NRL 的科學(xué)家們一直在使用 MMS 數據來(lái)研究發(fā)生在地球磁尾的微尺度物理學(xué)，磁尾是磁層的一個(gè)薄的部分。當地球的磁層被太陽(yáng)風(fēng)壓縮成一個(gè)薄薄的電流片時(shí)，磁尾就形成了，這為研究磁重聯(lián)創(chuàng )造了一個(gè)理想的位置。

　　NRL 的科學(xué)家們最近首次觀(guān)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(dòng)的等離子體波。當電流片被壓縮時(shí)，一個(gè)垂直于背景磁場(chǎng)的局部電場(chǎng)出現，速度剪切就在電流片中產(chǎn)生了。這些波是局部增強的擴散性的豐富來(lái)源，它可以觸發(fā)磁重聯(lián)過(guò)程。

　　NRL 的科學(xué)家們還利用這些觀(guān)察發(fā)現了現有的薄電流片和磁重聯(lián)理論模型中缺少的一個(gè)關(guān)鍵部分--一個(gè)垂直于電流片形成的雙極電場(chǎng)，并在電流片經(jīng)歷強壓縮時(shí)得到加強。此后，一個(gè)新的理論模型被開(kāi)發(fā)出來(lái)，它表明，雙極電場(chǎng)可以自洽地發(fā)展，以響應等離子體的整體壓縮。這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生了速度剪切，可以驅動(dòng)航天器數據中觀(guān)察到的波。由電子流驅動(dòng)的電流也改變了磁場(chǎng)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(shí)用標準模型來(lái)解釋。理論模型的結果為微觀(guān)尺度和宏觀(guān)尺度物理學(xué)之間的關(guān)鍵聯(lián)系帶來(lái)了新的啟示。

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