空間等離子體颶風可能會開發新的能源來源

材料牛注：由美國國家科學基金會資助的安柏瑞德航空航天大學的研究人員進行了一項新的研究，并首次發現太陽風穿過地球磁屏這道屏障，并沿著地球磁屏的延伸區域被加熱的過程。該過程可能與天體物理學中尚未解決的日冕加熱問題相似，同時也可能有助于理解人造等離子體設備中的跨尺度傳輸。

2011年，博士生Thomas W. Moore分析了從四個歐洲航天局航天器收集到的數據。當時該團隊，包括博士后研究員Andrew Dimmock，創建了數值模擬來幫助理解航天器數據中的特征，并利用多個航天器的技術來識別等離子體波模式。16年來，這四顆衛星一直在調查地球的磁場環境及其三維空間中與太陽風的相互作用。

Nykyri說，“在太空中，地球磁壘邊界處來自太陽的高速等離子體流（太陽風）形成大的“太空颶風”，稱為叫開爾文—亥姆霍茲（KH）波。 KH波的波長通常在20,000—40,000km之間，周期為1—3分鐘。當它們變陡像海浪一樣卷起時，可以將太陽風等離子體帶入磁層。”

KH波是我們星球融入較大的太陽系的直接結果。地球是一個巨大的磁體，其磁性可影響外部一個很大的圓形區域，該區域稱為磁層。磁層會吹動太陽（太陽風）的恒流粒子——就像風吹拂海平面一樣。在某些情形下，來自太陽的粒子和能量（等離子）可以打破磁層，越界進入近地空間。

Moore說，“這在等離子物理學中是一個重要的發現。我們對于跨尺度能量傳遞過程的理解逐漸達到了共識。雖然還沒有達到真正讓人高興的時刻，但是，當意識到我們對各部分的研究其實是一個整體時，我們工作的意義就顯現出來了。”

Nykyri說，“我們發現巨大的KH波能輻射離子大小的波或更小的“空間龍卷風”，這些波具有足夠的能量將等離子體加熱到具有我們所觀察到的能量。這個過程將太陽風的動能轉化為磁層離子的熱能，從而解釋了通過地球磁壘時溫度迅速上升的現象。如果我們能在高密度實驗室等離子體中通過構造合適的傳輸屏障從而有效地利用這種機制，就可以在水中產生能量。”

等離子體不是氣體，液體或固體，而是物質的第四狀態——一種溫度足夠高的氣體，以至于其部分或全部組成原子分裂為電子和離子（帶電的原子或分子），這些電子和離子可以獨立地運動。據估計，可見宇宙的99.9％都是由等離子體組成的。

從技術上講，該研究表明，安柏瑞德研究者已經首次描述了能量從磁流體動力規模的開爾文—亥姆霍茲（KH）等離子體波（波長36,000公里）傳送到離子規模磁聲波的過程，磁聲波具有足夠的磁通，從而可以解釋磁套（震動的太陽風）進入磁層時溫度升高的現象。將這一機制對應到典型的日冕參數中，可有助于解釋日冕的加熱以及在其他天體物理實驗室中等離子體具有剪切速度的現象。

原文鏈接：Embry-Riddle Research on Space Plasma Hurricanes Could Lead to New Sources of Energy.

本文由編輯部楊超提供素材，王冰編譯，點我加入材料人編輯部.