太空天气-金星上的爆炸

在太阳系的宏伟方案中,金星和地球距离太阳几乎相同。然而,这个行星急剧差异:金星比地球比地球更热的约100倍,而且其日的日子超过200倍。

金星的气氛如此厚,最长的任何航天器都在被压碎之前幸存下来,在粉碎之前略微两小时。还有另一个差异。地球有磁场,金星不 - 当评估太阳在每个星球上的影响时,这是一个至关重要的区别。

当太阳风以每小时近百万英里的速度从太阳向外疾驰时,在距离地球44000英里的地方,当太阳风与环绕地球的巨大磁层发生碰撞时,它就停止了。大部分太阳风围绕着磁层流动,但在某些情况下,它可以进入磁层,在地球上产生各种动态空间天气效应。金星没有这样的防护盾,但它仍然是一块不可移动的岩石,周围的大气层干扰太阳风并与之相互作用,造成有趣的太空天气效应。

2012年2月29日,《地球物理研究杂志》(Journal of Geophysical Research)在线版上刊登了一项最新研究,该研究在金星上发现了明确的证据,表明一种太空天气爆发在地球上很常见,被称为热流异常。这些异常现象,也被称为HFAs,会导致通常经过行星的太阳风暂时逆转。HFA激增会导致物质倒流,大卫·西贝克(David Sibeck)说,他是美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心(位于马里兰州格林贝尔特)的一名科学家,他在地球上研究HFA,是这篇论文的合著者。

“他们是一个令人惊奇的现象,”Sibeck说。“热流异常释放的能量如此之大,以至于太阳风发生偏转,甚至可以向太阳方向移动。当你考虑到太阳风是超音速的——运行速度比声速还要快——并且HFA足够强大,足以让它掉头时,这是一个很大的能量。”

在金星上观察HFA将帮助科学家们嘲笑天气如何在这个星球上的天气与我们自己的外国人不同。没有磁场与互动相互作用,金星的空间天气比地球更温和,但越近地表。

戈达德大学的科学家格林·柯林森是这篇新论文的第一作者,他说:“在地球附近,平均每天有一个热流异常。”“它们已经在土星上被观测到,也可能在火星上被观测到,现在我们在金星上也看到了。”但在金星上,由于没有磁场保护,爆炸就发生在行星表面上方。”

对金星上这种空间天气的研究始于2009年,当时美国宇航局的信使号卫星(实际上是用来研究水星的)在金星上发现了可能存在HFA的物质。但是信使号的仪器只能测量一种暗示性的磁信号,不能检测内部物质的温度,这是确认“热”流异常的热量的必要测量。为了获得进一步的证据,柯林森求助于欧洲航天局一艘名为金星快车的航天器。金星快车的设计初衷并不是研究空间天气现象本身,但它确实拥有可以探测磁场和组成太阳风的带电粒子或等离子体的仪器。柯林森开始通过几天的数据寻找HFA的蛛丝马迹。

“这听起来可能不多,”他说。“但金星上的一天是243个地球日。”

柯林森寻找磁场变化的模式,以表明宇宙飞船穿过了这些巨大的爆炸之一。想象一下,一颗子弹穿过一个热气球会经历什么——在一个温度相当稳定的旅程中短暂的热量。在这种情况下,热量还具有其他特征:边界显示出磁场的突然变化,内部的密度小于外部。考虑到一组并非专门为寻找这种特征而设计的仪器,这次搜索发现了一长串潜在的事件,但并不是决定性的。

但他的工作最终得到了补偿。磁性和等离子体数据的组合表明,Venusian热流异常确实于2008年3月22日进行。

通过将金星表达数据与地球上的已知物理进行比较,科学家们绘制了HFA在维纳斯的表格的可能性。移动的太阳能与其伴随磁场的磁场留出不连续,磁场改变方向,急剧突然的区域。有时这些不连续性与太阳风的流动对齐,因此它们仍然与所谓的船首震动 - 超音速太阳风突然减慢并围绕行星转移的地方接触。如果这种不连续性慢慢地穿过弓形冲击,它允许时间捕获颗粒,收集1000万度等离子体的池,这可以扩展到地球。

“这些等离子体粒子被困在原地,”Sibeck说。“它们会形成一个越来越大的水坑,并发出自己的冲击波。泡沫下游的一切都将与上游有所不同。”

那些下游的骚乱是让HFA有趣的。这些爆发产生远远超出了局部爆炸的全球骚乱。这些太阳能材料的喷发一次可以一次压缩地球周围的整个磁极,沿磁力线摇动颗粒,并使它们落入磁极附近的地球大气中,以产生天晶锥。

了解HFA在非磁化的Venusian环境中做了什么,当然需要直接观察,从Venus Express的当前数据集没有提供。然而,Collinson和他的同事们已经做过一些受过教育的猜测。“在地球上,HFA有很大的影响,但不一定统治栖息,”Collinson说。“但在金星,由于HFA发生在地球旁边,它将对系统产生更加巨大的影响。”

金星上的弓形冲击用作进入太阳风和行星自身的电离层之间的边界 - 一层填充带电粒子的大气层。这种边界很容易响应环境而变化,因此科学家认为它在HFA的存在下它也会强烈反应。由于HFA导致材料向阳光落后,远离行星,它可能几乎像真空吸尘器一样操作,拉动船队震动远离金星。电离层的大小将在音乐会上膨胀。

hfa可以发生在没有磁场的行星上,这表明它们很可能发生在整个太阳系的行星上,实际上在其他太阳系中也是如此。

接触:
苏珊·亨德里克斯
+1 301-286-7745
Susan.m.hendrix@nasa.gov.

地球物理研究杂志论文:
http://www.agu.org/pubs/crossref/pip/2011ja017277.shtml.

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