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2017年9月22日星期五

科學家創造出“桌麵上的太陽風暴”

當超高速帶電粒子流從太陽表麵噴出,它們產生的磁場急速變化,會幹擾地球無線電通信並帶來絢麗的極光。科學家最近在實驗室模擬出了這種"太陽風暴"。"太陽風暴"其實是一種湍流現象,即流體的快速複雜運動。勺子攪動的咖啡、奔騰的洪水、使飛機顛簸的氣流都屬於湍流。

運動的帶電粒子會產生磁場,粒子的複雜運動使磁場呈現湍流的特征。許多劇烈的天文事件中都有磁場湍流,如太陽風和太陽耀斑等。

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印度塔塔基礎研究所和葡萄牙裏斯本大學等機構的科學家合作,用超強激光脈衝轟擊熾熱致密的等離子體,創造出了磁場湍流,與衛星觀測到的太陽風磁場湍流相似。

研究小組在英國《自然·通訊》雜誌上報告說,在起初的一萬億分之一秒裏,這種磁場湍流由電子主導;隨後離子參與其中,接管主導權。在離子階段,磁場湍流的光譜與太陽風磁場光譜驚人地相似,盡管兩者規模大小懸殊。

研究人員說,他們創造出的磁場湍流的初始能量來自電子,而太陽磁場湍流的初始能量來自離子,但兩種湍流的光譜一致,可見其特征與能量源無關。這意味著將來有可能用小規模實驗模擬天文尺度的現象,深入研究磁場湍流的性質,幫助理解恒星演化等過程。

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