中國天文學家顯示月球空間等離子體湍流特徵

月球鄰近磁場湍流標度指數ξ分佈
中國科學院紫金山天文台羅慶宇副研究員與楊磊博士等通過衛星數據的觀測分析,獲得了月球鄰近的太陽風磁場湍流的全局性分佈特徵,顯示出月球和太陽風相互作用的基本物理現象。

月球表面由於沒有類似地球的磁場和大氣層的保護,持續受到太陽風粒子的轟擊和日光直接輻照。月球日面對入射太陽風粒子的吸收作用在陰面後方形成了等離子體空腔和尾流結構。現有的觀測結果表明該空腔的等離子體密度比鄰近太陽風要低1個量級以上,尾流等離子體溫度也存在顯著的各向異性。這些非平衡態的等離子體中存在多種特殊的不穩定性,如靜電不穩定性等。

另外,在月球日面,少部分荷電粒子可能通過表面濺射過程,月表磁異常的反射作用,或是月球逃逸層中性粒子的光致電離及俘獲的過程,形成月源等離子體,並和太陽風相互作用,造成局域等離子體的不穩定激發。這些月表鄰近空間等離子體不穩定性的激發,最終導致月球鄰表空間太陽風湍流的強化。

紫金山天文台行星科學研究團隊利用Artemis衛星從2011年7月到2015年10月的磁場觀測高精度數據,通過結構函數分析的方法,獲得了月球鄰近空間等離子體湍流的全局性分佈,發現局域湍流強化和不穩定性的密切相關性。這些結果可以用於深入研究月球和太陽風相互作用的相關物理過程,也對空間等離子體湍流的基本物理研究有重要意義。

【圖、文:節錄自中國科學院紫金山天文台網頁 ;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在今日出版的《天體物理學快報》

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