土星的白日極光

最新 07-16

編譯 | Quest

排版 | 徐徐

卡西尼探測器和土星的磁場

Credit:ESA

在地球上，極光的迷人身姿通常只能在午夜上演，但是在土星上，它們將悄悄的來到白天。

發表在「自然天文學」上的一項新研究發現，土星周圍中午爆發的磁性爆發足以驅動極光產生。研究人員說，這一發現也可能有助於解釋從木星中發現的神秘X射線脈衝。

當磁場碰撞時，它們可以釋放強大的衝擊。例如，構成恆星和大多數已知宇宙中常見物質的帶電粒子的等離子體具有天然嵌入其中的磁場，並且當來自太陽的等離子體的快速陣風轟擊地球周圍帶電粒子所形成的殼時，磁場線可以斷開並重新連接。這種重新連接可以爆發性地將磁能轉換成熱能和動能。

磁重聯為太陽耀斑提供動力，將大量帶電等離子體輸出瀰漫在整個太陽系中。當這些耀斑中的磁場與行星周圍的磁場相撞時，這種相互作用（也是磁重聯的一種形式）可以創造出驚人的極光。

在土星上，以前的研究已經在磁層頂部看到了重新連接，太陽風在前行的路上遇到了行星的磁場。在土星的夜晚磁力盤出現了這種現象，這是一個由等離子體與等離子體相遇的過程，土星周圍的等離子體是由水和周圍環繞的無數衛星噴出的其他物質組成。電磁力將這圈等離子體限制在土星的赤道附近，當磁力盤中的磁力線改變它們的配置方式時，這個等離子體被釋放並加速。

由於土星磁層頂夜間的等離子體之間幾乎沒有碰撞，因此沒有重新連接。但是到了太陽風壓縮磁層的白天，迎面而來的太陽風使土星等離子體變厚，因此在土星磁碟的邊緣也不會發生重聯。科學家們預計，這種重新連接通常只發生在薄片等離子體而不是較厚的等離子體中，因為在任何給定的空間比較厚的薄片更容易將薄片收集在一起，更近的距離使等離子體內的磁場更有可能重新連接。

然而，利用卡西尼號航天器的數據，科學家們現在直接證明了在中午附近土星磁碟內部的重新連接。並且這種重新連接中檢測到的高能量足以支持極光。

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