科学家首次为日球层边界绘制“肖像画”

日球层的示意图,其边界被称为日球层顶,是日球层(棕色)和星际空间(深蓝色)之间的边界。图片来源:物理学家组织网

据物理学家组织网14日报道,科学家首次绘制出太阳日球层边界的图像,有助我们更好地了解太阳和星际风之间的相互作用。

最新论文主要作者、洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家丹·雷森菲尔德说:“多年前,科学家就已经为这一边界建模,但这是我们第一次真正测量它,并制作出它的三维图像。”

日球层是太阳风形成的气泡,主要由质子、电子和α粒子组成,从太阳延伸到星际空间,保护地球免受有害星际辐射的侵袭,向星际空间推进的太阳风与向太阳推进的星际风发生碰撞,形成了日球层顶。

在最新研究中,雷森菲尔德等人使用美国国家航空航天局的“地球轨道星际边界探测器”(IBEX)卫星在2009年至2019年整个太阳周期收集到的数据,首次为日球层顶画出了“肖像画”。

IBEX卫星会探测太阳风粒子和星际风粒子碰撞产生的高能中性原子(ENAs),ENAs发出的信号的强度取决于和星际风撞击的太阳风的强度。太阳风的强度越强,ENA的数量越多。

为进行这种测量,研究人员使用了一种类似蝙蝠使用的声呐技术。他们解释称:“就像蝙蝠向各个方向发射声呐脉冲,并利用返回信号在脑海中绘制出周围环境的地图一样,我们利用太阳发出的向各个方向传播的太阳风,绘制出了日球层的三维地图,如此一来,我们就能够看到日球层的边界,就像蝙蝠使用声呐‘看到’洞穴的墙壁一样。”

雷森菲尔德解释说:“太阳发出的太阳风的‘信号’强度不同,形成一种独特的模式。两到六年后,IBEX将在返回的ENAs信号中看到同样的模式。之所以需要这么长时间,是因为距离太远。在面对星际风的方向上,从太阳到日球层顶的最小距离约为120AU(1AU指地球与太阳之间的距离,约为1.5亿公里),而在相反的方向上,其距离为350 AU,作为参考,海王星的轨道直径约为60AU。”(记者刘霞)

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