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磁层亚暴

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  地球磁层扰动的一种表现。这个概念是1968年提出的。这种扰动在其发展过程中会随时间、空间而发生一系列变化,尤其是在极区的反应最为激烈。磁层亚暴的典型物理过程,首先是从行星际磁场方向反转开始的。观测表明,不少亚暴发生在行星际磁场方向由北向南反转以后。由于向南的行星际磁场和地磁场相互耦合,引起磁力线的重联,从而使磁尾中磁场强度增加,积累起大量的磁能;接着,由于磁力线重联,磁流体发电机作用加强,横越磁尾的电场和电流也增强。在将近一小时内,磁尾的等离子体便开始向地球方向运动。这时,“极光卵”赤道的侧边缘处极光突然增亮,并开始向极区移动,这就开始出现极光亚暴。与此同时,整个磁尾的等离子体片的厚度开始变薄。伴随亚暴发生的另一个过程是等离子体由磁尾向捕获区注入,这种注入是外辐射带电子的主要来源之一,也是极光带电波吸收增强的基本原因。当磁尾中的磁能积蓄到一定程度后,磁尾的磁力线由于某种不稳定性,便会发生重联,形成X型中性线(见电流片)。中性线以外的等离子体以每秒300公里的速度向外运动。毫无疑问,在出现亚暴过程中,粒子的加速过程仍然是一个本质的问题。观测的结果迄今仍很不一致,还不可能对亚暴的物理机制作出明确的说明。从物理学上作出的可能判断是,当磁尾等离子体向着地球方向运动时,为保持粒子磁矩守恒或纵向不变量守恒,电子回旋加速机制和费密加速机制均可能起重要作用,而在亚暴开始时刻,横越磁尾的横向电场加速也是极为重要的。关于磁层亚暴的机制,目前的看法并不完全一致。有人认为行星际磁场由北转向南是亚暴发生的原因。但是也有人不同意这种观点,认为这种方向的改变只能控制亚暴出现的强度和纬度,对亚暴的触发和能量的释放不会有明显的影响。这些问题的解决有待于建立亚暴事件全过程的正确时间序列,以及对亚暴的形态建立一个正确的物理图像。磁层亚暴对人类的活动有很大影响。它可以影响高纬度地区的通讯,可以在长距离电缆和跨海洋的电缆中诱发感应电流,也可引起同步卫星发生强烈真空放电和高压电弧(有时甚至会导致一颗卫星的完全损坏),因而对磁层亚暴的研究有重要的实际意义。

 

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