航空航天探索宇宙奥秘(太空跨尺度能量如何传输)
航空航天探索宇宙奥秘(太空跨尺度能量如何传输)
2024-11-25 06:00:40  作者:中國女亽  网址:https://m.xinb2b.cn/life/pdq471555.html

宇宙中存在着多种不同尺度的物理行为,从由电子回旋运动和离子回旋运动表征的微观尺度,一直延伸到与行星大小相当的宏观尺度,跨越超过8个数量级这些不同尺度的物理过程如何耦合?能量如何在它们之间输运?,下面我们就来聊聊关于航空航天探索宇宙奥秘?接下来我们就一起去了解一下吧!


航空航天探索宇宙奥秘

宇宙中存在着多种不同尺度的物理行为,从由电子回旋运动和离子回旋运动表征的微观尺度,一直延伸到与行星大小相当的宏观尺度,跨越超过8个数量级。这些不同尺度的物理过程如何耦合?能量如何在它们之间输运?

记者获悉,9月23日,北京大学地球与空间科学学院教授宗秋刚带领的研究团队在国际学术期刊《自然·通讯》上发文,提出在空间和天体等离子体中,跨尺度波动—粒子相互作用(即带电粒子同时和不同尺度的等离子体波动相互作用)可导致能量从宏观尺度到微观尺度的快速输运。这一新发现的机制有助于解释空间和天体系统中的能量耗散问题以及等离子体的加热加速问题。

等离子体充斥着整个宇宙,构成了各种各样的天体和空间系统,例如行星磁层、太阳日冕、太阳风和日球层以及星际介质等。要理解这些等离子体系统的历史和演化,其中一个重要的问题是宏观的、定向运动的能量如何转化成微观的、随机运动的能量。

类似于大气中充斥着声波,空间和天体等离子体中也充斥着各种等离子体波动。但由于构成等离子体的组分(通常为质子和电子)的质量相差悬殊,等离子体波动具有多种不同的时间和空间尺度。最粗略地,等离子体波动可以根据尺度划分为三大类:流体尺度波动、离子尺度波动和电子尺度波动。其中第一种波动又被称为宏观尺度波动,而后两种被统称为微观尺度波动。

不同尺度的等离子体波动会以不同的方式和带电粒子相互作用。例如,地球磁层中的超低频波动是一种典型的宏观尺度波动,它可以通过漂移—弹跳共振加速带电粒子,从而产生会危害航天器和宇航员安全的杀手电子等。而电磁离子回旋波则是一种典型的微观尺度波动,其常通过回旋共振和带电粒子相互作用,这种作用的结果之一就是导致空间中的带电粒子沉降到地球大气中,这些沉降粒子还可以通过后续的过程产生极光等现象。但无论哪种具体的作用方式,波动—粒子相互作用都可导致电磁场和带电粒子间的能量交换。

对于一个具体的空间和天体等离子体系统而言,电磁相互作用又有多种不同的形式,从而可以以多种不同的方式介导能量的跨尺度输运。目前主流的跨尺度能量传输机制是湍流串级模型,其认为能量是通过一系列相近的尺度逐渐从宏观尺度输运到微观尺度。为了更好地理解各种空间和天体系统中的能量过程,寻找湍流串级之外的跨尺度能量传输机制是当前空间物理和天体物理领域的研究热点之一。

宗秋刚带领的团队通过分析观测资料证实,跨尺度波动—粒子相互作用是一种可能的跨尺度能量输运机制。

在这项研究中,宗秋刚团队通过详细分析美国国家航空航天局(NASA)的磁层多尺度任务获得的数据,发现空间中的离子可以同时和宏观尺度的超低频波、微观尺度的电磁离子回旋波相互作用。通过这一相互作用,能量首先从超低频波传递到离子,然后从离子传递到电磁离子回旋波,最后通过电磁离子回旋波—离子回旋共振耗散。

与传统湍流串级模型不同,在这一跨尺度波动—粒子相互作用中,能量可以直接从宏观尺度传递到微观尺度,无需经过中间尺度的介导。对观测数据的定量分析表明,跨尺度波动—粒子相互作用的时间尺度约为1分钟,远小于各种空间和天体能量过程的时间尺度,证明其是一种有效的跨尺度输运能量的机制。

除了介导能量的跨尺度输运,该项研究还发现跨尺度波动—粒子相互作用可导致不同尺度的动态过程相互耦合,以及空间等离子体加热和加速。这些发现为进一步理解极光、地磁脉动以及空间高能粒子的产生提供了新的思路。(记者 代小佩)

来源:科技日报

  • 神木垒到双桥沟自驾(从青龙峡到黄安坝)
  • 2024-11-25从青龙峡到黄安坝来源:【绿色中国】一2004年,我跟着老友王继和他的团队到城口,爬的第一座山是九重山,还是从几乎无路的樱桃沟溯溪而上后来才知道,陡峭的九重山是最令登山者生畏的,而从樱桃沟上山,则是上九重山最难的选择就。
  • 美短猫最怕什么猫(美短猫出现这几个行为)
  • 2024-11-25美短猫出现这几个行为现在越来越多的人开始选择养美短猫,除开美短猫本身可爱的颜值外,身体抵抗力较强以及不需要主人过多陪伴等种种优点,都是让它成为一个很好的选择虽然美短猫很好养,但是如果美短猫出现这几个行为,主人要注意啦美短。
  • 唐静大儿子现状(前夫娶知名女星)
  • 2024-11-25前夫娶知名女星2018年,电影《红海行动》上映,如今累计票房高达36.52亿作为该片的总制片人,唐静名利双收这个至今都是独身的女人,靠着自己的奋斗,走上了巅峰01唐静的名字,大家可能不熟悉但她的前夫王新军,是观众熟。
  • 银鞍照白马什么意思
  • 2024-11-25银鞍照白马什么意思银鞍照白马意思是:骑着银鞍白马银鞍照白马原句:“银鞍照白马,飒沓如流星”意思是:骑着银鞍白马,在大街上驰骋就像天上的流星一样迅疾出自:李白《侠客行》赵客缦胡缨,吴钩霜雪明银鞍照白马,飒沓如流星十步杀一。
  • 全新福特mustang家族名单(全新一代福特Mustang亮相)
  • 2024-11-25全新一代福特Mustang亮相美国汽车市场应该是全球公认最成熟,具有悠久的汽车文化,也拥有诸多经典车型,比如来自福特汽车旗下的Mustang,国内消费者更喜欢称之为“野马”,它绝对是美国汽车发展史上具有举足轻重地位的车型了,距今已。
  • 甲状腺癌哪种肿瘤生长最慢(长得慢危害小甲状腺癌是)
  • 2024-11-25长得慢危害小甲状腺癌是甲状腺癌大多生长缓慢,治愈率高,对人危害相对小,在很多人眼里属于比较“懒惰”的癌症但是这种癌症不及时治疗,到了晚期同样会非常可怕近日,江苏省肿瘤医院头颈外科主任、江苏省抗癌协会甲状腺癌专委会主任委员张。
  • 80年代的老电影牧马人(近40年前老电影牧马人)
  • 2024-11-25近40年前老电影牧马人谢晋执导,朱时茂、丛珊主演的《牧马人》,是1982年的老电影,距今已经将近40年有些匪夷所思的是,这样一部老片子,在多年之后居然在网上重新走红,尤其引发了很多九零后年轻人的注意如今的年轻人接触的娱乐方。
  • 酸菜粉条怎么做(酸菜粉条的做法)
  • 2024-11-25酸菜粉条的做法酸菜洗干净切丝,粉条提前用温水泡出来葱姜切片,干辣椒掰碎锅热后倒入油,放葱姜干辣椒煸出香味,再放入肉馅煸炒,待肉馅水分出去,变色就可以了,盛出重新起锅,油热后放入酸菜丝煸炒,把酸菜的生味儿炒出去,这时。
  • 驾驶证遗失能在异地补办吗(在异地可以直接补证吗)
  • 2024-11-25在异地可以直接补证吗驾驶证异地补证仅限C证,如果是A证或者是B证的是无法异地换证的在当地的车管所填写机动车驾驶证申请表,进行补领申请,工作人员会在后台查询到驾驶证信息,完成补证的业务处理要注意的是驾驶证补证因为遗失造成的。
  • 鲜切柠檬怎么保存(怎么保存柠檬存放长久)
  • 2024-11-25怎么保存柠檬存放长久新鲜柠檬可以放在常温下保存,可以准备一个干净的保鲜袋,把新鲜柠檬放在保鲜袋中,然后把它放到阴凉通风的地方,这样可以让新鲜柠檬保存30天左右不变质,但在保存过程中新鲜柠檬的水分会有所流失新鲜柠檬可以放在。