比如家用的日光灯管发光的时候,灯管里面的气体就处于一种弱放电的等离子状态;闪电发生的时候造成大气的击穿放电,也会产生少量的等离子体;而人类未来能源的主要希望,可控核聚变,也是因为我们还没有找到有效束缚等离子体的办法而暂时无法实现——核聚变产生的巨大能量能够使得周围的物质处于等离子体状态,无法有效束缚这些等离子体也就无法实现持续的可控的核聚变。而这一科学挑战也是当前等离子体物理研究的主要动力之一。
让我们重新回到空间物理和太阳风。从太阳表面不断吹出来的等离子体流就是太阳风,当太阳风吹到彗星的时候,发生了什么呢?
原来,在太阳光的照射下,彗星的冰核不但可以气化,而且还有一小部分被电离成为等离子体。当太阳风吹到彗星时,两股等离子体流可以相互作用,以至于彗星的等离子体尾巴被太阳风吹“歪”了,一直背向太阳。可见,这条彗尾的存在给太阳风的存在提供了有力的证据。
太阳风离开太阳之后吹向广阔的宇宙空间,与太阳系里的各个天体、行星之间有复杂的相互作用。我们作为人类,肯定更关心它会怎样影响地球的空间环境,怎样影响我们自己的生活。大家肯定都知道地球有地磁场,磁场看不见摸不着,但确实存在。
如果在一个磁铁周围撒上铁粉,就会出现一个有意思的形状。为了形象地展示磁场的特性,人们引入了磁力线的概念,就是沿着铁粉的分布形状画一些虚线,认为磁场有这样一个位形。
地球的磁场有这样一个特殊的形状,由于太阳风是带电的,在电磁力的作用之下,太阳风在吹向地球的时候没法穿越磁场,只能绕着磁场转,并且在地球的周围形成一个空腔,我们称这个空腔为地球的磁层,它是由地球的磁场来主导的。
大家现在都在讲情调,太阳风吹着地球的磁场变化就好像风吹过杨柳一样富有诗意。
当然,像我们平常遇的风一样,太阳风也是千变万化的,它的状态、密度、速度都会有各种各样的变化。当太阳风发生变化的时候,也会使得地球磁场的位形发生很大的变化。而地球磁场的变化——我们知道变化的磁场可以产生电流——就会对我们日常的生活产生很多影响。
空间物理主要就是去研究太阳的变化会如何影响地球表面的这些变化,也就是我们说的空间天气。空间物理研究的一个主要目的,就是希望能理解这其中的物理过程,在未来发展出像现在天气预报一样的模式,能够准确地预报今天空间天气怎么样,减少它对我们的生活的影响。
虽然说太阳风离我们很遥远,但是通过对地球磁场的扰动,可以对我们的生活产生各种各样的影响。比如对卫星通信、卫星导航的精度都有影响,还对地面的大型高压输电线路有影响。1989年的时候,加拿大魁北克省就因为一个很大的空间扰动,我们称之为空间风暴、太阳风暴或地磁暴,当地输电线路受到了很大的损害,断电九个小时,大概有600万人受到影响。
这个动画形象地展示了空间天气的整个过程。
新华社北京11月5日电(记者王昆、刘欣)“将电磁波观测和引力波观测结合起来会有更多发现。”“詹姆斯·韦伯望远镜会帮助人类了解宇宙的许多神秘之处。”“AI+医疗领域研究已从影像筛查进入病理分析阶段
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