磁場重聯(lián)會發(fā)生什么？

從中國科學技術大學獲悉，該校中科院近地空間環(huán)境重點實驗室陸全明、王榮生研究團隊，和北京航空航天大學的符慧山教授合作，在磁場重聯(lián)的磁能耗散研究領域取得重要進展。他們利用MMS（磁層多尺度）衛(wèi)星高分辨率觀測資料，首次發(fā)現(xiàn)在磁場重聯(lián)產(chǎn)生的磁通量繩內部絲狀電流中，可發(fā)生次級重聯(lián)并導致磁能的快速耗散。相關結果日前在線發(fā)表在《自然通訊》上。

磁場重聯(lián)是一種基本的等離子體物理過程。磁場重聯(lián)過程中，磁自由能被快速地釋放而轉化為等離子體動能和熱能，并伴隨著磁場拓撲結構的顯著改變。磁場重聯(lián)是太陽耀斑、日冕物質拋射、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，大尺度電流片會破碎形成大量螺旋形磁結構——磁通量繩。磁通量繩之間的相互作用使得整個重聯(lián)區(qū)域呈湍動態(tài)，能量從大尺度輸運到小尺度，最終至動力學尺度。此外，這些磁通量繩（即相干結構）和電子加速及快重聯(lián)率密切相關。

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。利用高時間分辨率高精度的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，該研究團隊首次發(fā)現(xiàn)磁通量繩內部的小尺度電流片會進一步發(fā)生不穩(wěn)定而破碎成絲狀電流，絲狀電流內部可以觸發(fā)次級磁場重聯(lián)，快速地耗散磁能。由于磁場重聯(lián)過程中、電流片中會生成大量磁通量繩，由磁通量繩內部的次級磁場重聯(lián)產(chǎn)生的耗散，可能在整個磁場重聯(lián)過程中將占據(jù)重要位置。