NASA朱諾號宇宙飛船在木星磁層邊緣遭遇巨型漩渦波
開爾文-赫爾姆霍茲不穩定性產生的波在太陽系中傳遞能量。由美國西南研究院(SwRI)和德克薩斯大學聖安東尼奧分校(UTSA)領導的一個研究小組發現,美國國家航空航天局(NASA)環繞木星運行的朱諾號(Juno)宇宙飛船經常在太陽風和木星磁層的交界處遇到巨大的漩渦波。漩渦波是太陽風(太陽發射的帶電粒子流)向行星空間環境傳遞能量和質量的重要過程。
UTSA和SwRI聯合空間物理學項目的博士生傑克-蒙哥馬利(Jake Montgomery)指出,當兩個空間區域之間的邊界形成巨大的速度差時,就會出現這些現象。這會在行星磁場和太陽風的分界面(即磁絕點)上形成漩渦。肉眼無法看到這些開爾文-赫爾姆霍茲波,但可以通過儀器觀測太空中的等離子體和磁場探測到。等離子體是由帶電粒子、離子和電子組成的物質的基本狀態,在宇宙中無處不在。
由SwRI 領導的研究小組在木星磁層與充斥行星際空間的太陽風之間的邊界發現了間歇性的開爾文-赫爾姆霍茲不穩定性證據,即巨大的漩渦波,大學大氣研究公司的科學家們在2017 年的GRL 論文中對其進行了模擬。資料來源:UCAR/Zhang, et.al.
蒙哥馬利說:”開爾文-赫爾姆霍茲不穩定性是太陽風和恆星風與太陽系乃至整個宇宙的行星磁場相互作用時發生的一個基本物理過程。朱諾號在許多軌道上都觀測到了這些波,為開爾文-赫爾姆霍茲不穩定性在太陽風與木星的相互作用中發揮積極作用提供了確鑿證據。”
蒙哥馬利是7月14日發表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)雜誌上的一項研究的主要作者,該研究使用了來自朱諾號多個儀器的數據,其中包括朱諾號的磁力計和由瑞士天文研究所(SwRI)建造的木星極光分佈實驗(JADE)。
“朱諾號在木星磁層頂附近停留了很長時間,因此能夠對這一區域的開爾文-赫爾姆霍茲不穩定性等現象進行詳細觀測。這種太陽風相互作用非常重要,因為它可以將等離子體和能量穿過磁層頂,輸送到木星的磁層,推動該系統內的活動。”
論文發表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)雜誌上,標題為”調查木星黎明磁層頂開爾文-赫爾姆霍茲不穩定性的發生”(Investigating the Occurrence of Kelvin-Helmholtz Instabilities at Jupiter’s Dawn Magnetopause)。