地球上空高速電漿噴流來源 Cluster衛星解謎 - 地球科學討論

地球上空高速電漿噴流來源　Cluster衛星解謎 2010.05.06 NowNEWS

http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/100506/17/25630.html


科學家知道地球上空有向下的弓形震波(bow shock)高速電漿噴流(high-speed plasma
jets)已有10年之久，但一直不確定這些高速電漿噴流的來源究竟為何。透過歐洲航
太總署(ESA)的4架Cluster衛星群，科學家終於解開這個懸宕10年的謎題，而且或許
其他天文物理觀測到的震波也具有相同的發生機制。

Cluster衛星群是以繞極方式環繞於地球上空，每艘衛星之間相距約950公里。這些衛
星於2000年夏天首度開始從事繪製地球磁層的立體空間圖。其中在2007年3月17日時，
衛星群的軌道穿越所謂的「磁層頂日下點(subsolar magnetopause)」，即磁層中最
靠近太陽的區域。

於台北時間3月18日凌晨1時之後，衛星群飛出地球磁層，再過5.5個小時之後，它們
穿越地球上空約10萬公里處的弓形震波區，這裡是太陽風粒子由每秒500公里減速至
每秒100-300公里的地方，可視為地球磁層與太陽風之間的過渡區。

衛星群上的儀器觀測到弓形震波後方有幾道速度高達每秒500公里的高速電漿噴流，
相當接近太陽風原來的每秒530公里的速度，就像是這部分的弓形震波突然失常了，
沒有將太陽風粒子減速一樣。

經過科學家詳細分析之後，他們認為這些噴流是沿著地球弓形震波面傳遞的擾動波所
造成的。這些擾動波會在弓形震波下方形成一個密度比較高的區域，並局部改變弓形
震波和太陽風之間的相對角度；當這個相對角度很大時，太陽風便幾乎沒有阻礙、長
驅直入地通過磁鞘(magnetosheath)，引起第二道向下的高速粒子流。這些噴流的規
模都長達1000公里左右。

航海家1號和2號太空船(Voyager 1 and 2)在2004年和2007年陸續通過日光層邊界震
波帶(heliospheric termination shock)，即太陽系與太陽以外空間的邊界；它們也
有觀測到類似擾動震波，但沒有發現高速噴流。

此外，超新星爆炸的震波也可能引起類似的現象。因此，這讓科學家們相當高興，因
為上述關於地球磁層中高速電漿噴流發生的機制，或許在其他地方也都適用，因而得
以解決許多天文物理上的謎題。


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