磁場(chǎng)重聯(lián)會(huì)發(fā)生什么？

從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中科院近地空間環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陸全明、王榮生研究團(tuán)隊(duì)，和北京航空航天大學(xué)的符慧山教授合作，在磁場(chǎng)重聯(lián)的磁能耗散研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們利用MMS（磁層多尺度）衛(wèi)星高分辨率觀測(cè)資料，首次發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)重聯(lián)產(chǎn)生的磁通量繩內(nèi)部絲狀電流中，可發(fā)生次級(jí)重聯(lián)并導(dǎo)致磁能的快速耗散。相關(guān)結(jié)果日前在線發(fā)表在《自然通訊》上。

磁場(chǎng)重聯(lián)是一種基本的等離子體物理過(guò)程。磁場(chǎng)重聯(lián)過(guò)程中，磁自由能被快速地釋放而轉(zhuǎn)化為等離子體動(dòng)能和熱能，并伴隨著磁場(chǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的顯著改變。磁場(chǎng)重聯(lián)是太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射、磁層亞暴等爆發(fā)性空間天氣事件的起因。由于撕裂模不穩(wěn)定性，大尺度電流片會(huì)破碎形成大量螺旋形磁結(jié)構(gòu)——磁通量繩。磁通量繩之間的相互作用使得整個(gè)重聯(lián)區(qū)域呈湍動(dòng)態(tài)，能量從大尺度輸運(yùn)到小尺度，最終至動(dòng)力學(xué)尺度。此外，這些磁通量繩（即相干結(jié)構(gòu)）和電子加速及快重聯(lián)率密切相關(guān)。

考慮到電流片中大量的磁通量繩，這些磁通量繩攜帶著可觀的磁自由能。利用高時(shí)間分辨率高精度的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，該研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)磁通量繩內(nèi)部的小尺度電流片會(huì)進(jìn)一步發(fā)生不穩(wěn)定而破碎成絲狀電流，絲狀電流內(nèi)部可以觸發(fā)次級(jí)磁場(chǎng)重聯(lián)，快速地耗散磁能。由于磁場(chǎng)重聯(lián)過(guò)程中、電流片中會(huì)生成大量磁通量繩，由磁通量繩內(nèi)部的次級(jí)磁場(chǎng)重聯(lián)產(chǎn)生的耗散，可能在整個(gè)磁場(chǎng)重聯(lián)過(guò)程中將占據(jù)重要位置。