科学家创造出了“桌面上的太阳风暴”

当超高速带电粒子流从太阳表面喷出,它们产生的磁场急速变化,会干扰地球无线电通信并带来绚丽的极光。科学家最近在实验室模拟出了这种“太阳风暴”。

“太阳风暴”其实是一种湍流现象,即流体的快速复杂运动。勺子搅动的咖啡、奔腾的洪水、使飞机颠簸的气流都属于湍流。运动的带电粒子会产生磁场,粒子的复杂运动使磁场呈现湍流的特征。许多剧烈的天文事件中都有磁场湍流,如太阳风和太阳耀斑等。

印度塔塔基础研究所和葡萄牙里斯本大学等机构的科学家合作,用超强激光脉冲轰击炽热致密的等离子体,创造出了磁场湍流,与卫星观测到的太阳风磁场湍流相似。

研究小组在英国《自然·通讯》杂志上报告说,在起初的一万亿分之一秒里,这种磁场湍流由电子主导;随后离子参与其中,接管主导权。在离子阶段,磁场湍流的光谱与太阳风磁场光谱惊人地相似,尽管两者规模大小悬殊。

研究人员说,他们创造出的磁场湍流的初始能量来自电子,而太阳磁场湍流的初始能量来自离子,但两种湍流的光谱一致,可见其特征与能量源无关。这意味着将来有可能用小规模实验模拟天文尺度的现象,深入研究磁场湍流的性质,帮助理解恒星演化等过程。

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