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原文标题：Cluster Satellite Detects Rifts in Earth''s Magnetic Field 作者：Nancy Atkinson 原文来自：Universe Today Posted: 2010. 1. 22 编译：Melipal 审校：Linq 地球的 磁场保护着我们的 行星 ，使其免遭来自太阳风的 持续粒子流的 干扰。然而人们知道天然屏障中会出现缝隙或裂纹，这是的 太阳风可以进入我们的 邻近空间环境中。欧洲空间局一组名为“簇群”（Cluster）的 探测器为地球磁场屏障中裂缝的 位置与持续时间提供了新见解，并揭示出，是我们的 大气使我们免于这些裂缝带来的 大多数显著影响，裂缝是在大气最高层以及卫星 环绕地球的 空间区域内探测到的 。 这项研究报告了对地磁场屏障面对太阳的 方向上裂缝的 观测。幸运的 是，这些裂缝并没有让地球表面暴露在太阳风之下；我们的 大气会保护我们。但是高层大气会受到影响。 人们知道，导致裂缝出现的 支配性物理过程是磁重联，是来自不同磁场区域的 磁力线相互碰撞并重新连接的 过程，这使得封闭的 磁力线打开。磁重联是遍布宇宙的 物理过程，从恒星 形成到太阳爆发再到地球上的 实验性核聚变反应堆。然而，人们对它发生的 条件以及持续的 时间仍不清楚。
在高层大气以及卫星 环绕地球的 空间区域内，探测到了明显的 效应。（图片提供：ESA） 人们知道的 是，举例来说，当太阳风的 等离子体进入地球磁层时，磁重联导致了先前分离的 等离子体相互混合。在这种情况下，两个磁层区域是地球的 内部磁场，还有行星 际磁场（IMF）。（太阳风不仅由来自太阳的 粒子——主要是质子和电子——组成，还携带了太阳的 磁场。其中延伸到行星 际的 就IMF了。） 700000多年以来，地磁场的 南北指向非常稳定。作为比较，IMF的 指向是高度变化的 ，曾经观测到在几分钟的 时间尺度内发生了完全的 倒转。 IMF以及地磁场之间的 重联精确地取决于两个磁场之间的 角度。空间物理学家区分出了两个磁场方向相反（或说反平行）时发生的 重联，还有成分重联，也就是IMF既不与地磁场平行，也不与地磁场反平行时发生的 重联。二这之间的 区别非常重要，因为成分重联与反平行重联的 发生机制不同，会导致持续时间不同的 磁屏障裂缝。多年以来，这两类磁重联之间的 区别是空间物理学家之间的 争论热点。
簇群探测器以及双星 TC-1卫星 在2005年2月25日相对磁层顶的 位置。蓝线表示与地磁场有关的 磁力线。探测器构型被放大了5倍。（图片提供：ESA） 4架编队飞行的 探测器（欧空局的 簇群卫星 ）第一次给出了明确的 证据，说明昼半球磁层顶高纬度区域的 反平行重联几乎与低纬度成分重联同时发生，后者是由中国和欧洲合作的 双星 TC-1卫星 探测到的 。TC-1与簇群探测器阵（各探测器之间相距大约2000公里）之间的 距离超过30000公里（见上图）。3维的 磁重联图景是通过对离子扩散区以及相关的 零磁场区（也就是磁重联过程的 中心地带）的 重复采样得出的 。 来自英国迪德科特（Didcot）卢瑟福—阿普尔顿（Rutherford Appleton）实验室的 马尔科姆·邓洛普（Malcolm Dunlop）教授说：“这些观测支持了这样一个观点，也就是反平行重联与成分重联在同样的 IMF条件下发生在昼半球的 磁层顶，而且这两种现象可能都是全球性重联图景的 局域特征。” 欧洲空间局的 簇群计划任务科学家马特·泰勒（Matt Taylor）说：“这些非凡的 观测表明，磁层顶的 磁重联不是象教科书描述的 那样简单！它还说明，我们需要同时在不同的 尺度上研究磁重联的 能力。” （全文完） |
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