NASA首次观测到磁场重连，太空天气预报要实现？

据英国每日邮报报道，你可能不会每天都想到地球的磁场，但它和水一样对我们的生命至关重要。地球磁场提供了一个隐形屏障，保护我们不受到太阳磁场外层喷射出来的带电粒子流影响。现在一项最新研究调查了地球和太阳磁场产生的磁场是如何相互作用的，这是朝增加我们对空间天气的理解迈出的重要一步。

这项由美国马里兰大学物理学家带领进行的研究展示了美国宇航局磁层多尺度探测(Magnetospheric Multiscale, 简称MMS)项目的结果，包括细节研究地球太阳磁场的相互作用。这项研究还揭露了对名为磁场重联现象的首次直接细节观测。磁场重联是指磁场线汇集在一起、打破和重连以朝不同方向移动，并在此过程中释放出大量能量。

“想象一下两辆火车在单独的轨道上相向而行，但火车在最后一分钟改变至相同的轨道。”研究合作作者、马里兰大学物理学教授詹姆斯·德雷克（James Drake）这样说道。“每一个轨道代表了两个相互作用磁场之一的磁场线，而轨道转换则代表重联事件。产生的结果是重联点释放出能量，就像弹弓一样。”证据显示重联是很多事件，例如太阳耀斑、日冕物质抛射、磁暴和美丽的极光现象背后的驱动力量。本周初发表的另一项单独研究显示磁场重联是缓慢太阳风背后的机制。在过去五十年研究人员试图在实验室和太空里研究重联，但MMS是第一个直接观察到重联是如何发生的项目。

“单是看MMS的数据就不可思议。这种细节程度允许我们观察曾经是一片模糊的事物，”德雷克教授道。“重联事件发生时间间隔为三秒，这利用欧洲航天局(ESA)的集群2号(ClusterII)卫星几乎是不可能观察到的。但MMS数据的质量真是令人兴奋，还会不会有另一个像这样的项目还很难说。”

单是细节观察重联就已经是重要的里程碑，但这项工作尚未结束。MMS项目的一个重要目标是确定磁场线是如何短暂断裂，继而促使重联和能量释放的发生。理解重联事件过程中电子的行为将帮助科学家们修订对重联是如何发生的更精确的描述。尤其值得一提的是，它将揭示重联是否以整齐有序的过程发生，还是狂暴、类似风暴的能量粒子漩涡。

重联现象物理学的清晰描述将推动我们更好理解空间天气，包括太阳耀斑和磁暴是否遵循某种可预测的样式，就像地球上的天气一样。重联还将帮助科学家理解其它更有能量的天体物理学现象，例如磁星，一种具有异常强大磁场的中子星。

“理解重联将有助于解答太阳物理学和天体物理学里的一系列科研问题，”助理研究科学家马克·斯维斯塔克（Marc Swisdak）博士这样说道，他合作分析了MMS数据。“地球磁场边缘是一个绝佳的测试实验室，因为它是唯一一个宇宙飞船可以飞经的磁场重联发生的区域。”

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