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挪威神秘极光之谜:高速电子被未知磁场加速

2012-03-04
极光之谜,高速电子,磁场加速
挪威神秘极光之谜:高速电子被未知磁场加速

据国外媒体报道,导致地球极光发生的高能粒子起源之谜可能已经得到解决。根据最新的研究结果,地球南北极区的极光与电子活动有关,并在地球磁层活跃区域内被加速至难以置信的速度。而这些磁场活区域比科学家们曾设想的面积大了将近1000倍,可以为大量快速移动的电子提供加速。据本项研究的第一作者、麻省理工学院的研究人员简埃格达尔(Jan Egedal)在一份声明中提到:人们一直认为该磁场区比较小,但是现在我们发现它的面积可能非常大,可以加速大量的电子。

埃格达尔与他的同事们分析了各个空间探测器收集的数据,其中包括欧洲空间局的四个簇群空间探测器。此外,他们还使用了位于田纳西州隶属于美国能源部的橡树岭国家实验室超级计算机得出的模拟结果,这台超级计算机有11.2万个处理器同时工作,而研究小组则使用了其中的2.5万个处理器连续运行了11天,模拟出1800亿个粒子在空间中的运动情况,最后绘制出全天粒子分布图像。

研究人员已经确定了这些电子很可能在磁场区域内被火箭般地加速至极高速度,而部分地球的保护磁层在太阳风的作用下被推向外层空间。太阳风是由太阳发出的带电粒子流,速度可达到每小时数百万英里,在这样高速的粒子冲击下拉伸了地球的磁场线,而储存能量的区域如同被拉伸的橡皮条。当磁场线在粒子冲击后重新连接起来时,原先被拉伸而积蓄的能量就被释放出来,并推动大量的电子以近乎神奇般的速度背向地球运动。接着,高速运动的电子击中地球的高层大气分子,于是就产生了我们所熟知的南极光与北极光。

然而,一些物理学家认为这些因素并不是导致极光产生的原因,因为他们不相信地球磁尾区域大到足以加速如此大量的电子,并使它们猛烈地冲击地球的高层大气。埃格达尔和他的研究小组还发现这个磁场加速区域很可能比想象中的更大,至少是目前认为的1000倍以上,而事实上理论学家认为该推测还是可能存在的。埃格达尔对此认为:过去常有人觉得这是一个疯狂的想法。

在地球高纬度地区形成的漂亮极光现象,其中蕴藏着超高能的电子,它们可损坏甚至摧毁地球轨道上运行的空间飞行器。因此,更好地了解该区域的特性可能有助于地面控制中心有效地保护轨道上的卫星。详细的研究结果已经发表于2月26日出版的《自然-物理》期刊上。


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本栏目主要介绍科学探索发现方面,包括现代科学研究探索、探索奥秘、宇宙探索科学、科学探索未解之谜、挪威神秘极光之谜:高速电子被未知磁场加速等。特别关注有关人与文化的价值方面的研究。

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