一根导线在变化的磁场中「湮灭没看懂」

今天带来一根导线在变化的磁场中「湮灭没看懂」，关于一根导线在变化的磁场中「湮灭没看懂」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

根据爱因斯坦的质能方程，我们知道，物质和能量是可以互相转化的。在一定的条件下，物质可以转化为能量，这个过程遵循着E=m·c^2。这个过程，如今已经被科学家所接受，甚至是理所当然的常识了。

不过，近些年来，科学家发现了一种更神秘的现象，可以让磁场“湮灭”，转化为其他形式的能量。这个神秘的现象，就是磁重联现象。那么，磁场究竟是怎样”湮灭“的呢？磁重联究竟是什么现象呢？

2003年10月底，全世界的科学家们严阵以待，准备接受来自太阳的挑战。这段期间，人类有记录以来历史上最剧烈的一次太阳耀斑，就这样爆发了。

耀斑，是太阳活动的一种，指的是太阳表面局部区域突然释放大量能量的爆发现象。在这个过程中，大量的电磁辐射伴随着各种微观粒子，射到太空中，波及范围极远，对人类的电子设备会造成巨大的影响甚至破坏。

为了保护还在太空中的宇航员，地面人员命令他们躲到国际空间站专门防辐射的区域。可是，还暴露在太空的卫星就倒霉了，即使采取了暂时关闭的措施，但很多卫星仍然难逃永久性破坏的命运。

对于地球上的人们来说，有了地磁场的保护，还算是相对安全。可是，瑞士南部仍然因此而导致电力系统出现问题，5万户居民因此断电。

导致这个结果的，正是磁重联现象。

所谓磁重联现象，其实看名字就明白了，就是磁场、或者说磁力线发生断裂，然后重新连接的过程。

这个过程听起来就那么诡异——场还能断？没错，就是这么诡异。

根据中科院科学家的介绍，磁重联过程可以改变磁场的拓扑形态，释放磁场能量，使得等离子体能量急剧升高，并产生高速的粒子喷流，从而使行星磁层变得不稳定，触发磁层亚暴以及磁暴，导致极光等现象的爆发。

这个过程，主要发生在磁层顶区域。磁层顶区域在哪呢？就是行星磁层和太阳风的交界处，这里就叫磁层顶。也就是说，任何有磁场的行星都有磁层顶区域，也就可以发生磁重联现象。比如下图，就是当初卡西尼号探测器捕捉到的土星磁重联现象。

当然，磁重联也不是只有磁层顶可以发生。目前来说，科学家认为太阳内部也会发生磁重联现象，由于重联区磁场与等离子体的解耦效应，磁重联会表现为反向平行磁力线先相互靠近“断开”再“重新连接”的现象。这其中磁力线的断开过程，也可以看作是磁力线之间的湮灭，因此磁重联现象又被称作磁场湮灭。

重新连接后，富余的磁场能量就会转化为其他形式的能量（如动能、热能等），释放出去。这些能量冲破太阳大气，就形成了日冕、耀斑等各种太阳活动。

当这些太阳活动所辐射的粒子以接近光速的速度来到行星的磁层顶时，就会形成行星的磁重联。其实，磁重联的过程也可以简单地来理解，比如NASA做的这张动图：

在地球上，我们如何运动可能更多的是取决于重力。而在地球上空，这些微观带电粒子的运动方式，则要由磁重联现象说了算。

磁层顶发生的磁重联现象，也不是只会导致不好的结果。科学家认为，地球绝美的景观——极光，也很有可能是磁重联导致的。

而当我们观看极光的时候，却很少有人知道，这是地球磁场为了保护地表生物而与太阳风进行的搏斗。正是它与太阳风产生的磁重联，让太阳辐射的粒子无法伤害生物。极光，就是这场搏斗过程中的“火花”，也是地球给生物的温柔。

由于磁重联是个相对比较新的研究领域，所以世界上的相关探测器也并不很多。最著名的一个，就是NASA的磁层多尺度任务（Magnetospheric Multiscale Mission，简称MMS）。

2015年，NASA在佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地发射了四颗卫星，这些卫星就是执行MMS任务的主要武器。据介绍，这4颗直径3米、高1米的八角形小卫星（天线在太空中展开，其长度可达60米），携带着相同的等离子分析仪、高能粒子探测仪、磁力计、电场仪器以及防干扰设备，以4.5英里的间距分布，收集相关信息，提供给地面的科学家。

刚发射的时候，四颗卫星在地球上空4.35万英里上空盘旋，后来由GPS导航控制调整到11.63万英里，约合18.7万公里，几乎是地月距离的一半了，它们也是目前世界上飞得最高的绕地球人造卫星。

我国科学家也有对磁重联现象进行研究，不过据我了解，还没有像NASA的MMS这样的设备。同时，和MMS专注于对地球磁场的研究不同，我国科学家对太阳内部的磁重联现象研究得比较多（根据我所了解的信息）。

至少从目前来看，MMS任务还是人类探索磁重联的最重要渠道。尽管很多科学家已经开始用计算机进行模拟，也有些科学家观测其他天体的磁重联现象，但都没有从太空中看来得直接。不论是相关研究人员，或者选择该方向研究的学生，都以参考MMS的数据为主。

从50多年前有一点磁重联概念的端倪，到上世纪90年代科学家初窥其门径，再到现在的MMS任务，人类已经越来越重视磁重联现象了。它不仅是解释太阳活动的最佳候选者，也是地球保护人类和地表电子设备免受太阳辐射伤害的关键，因此，磁重联的研究对于人类来说至关重要。

可是，不得不承认，人类对于磁重联现象的了解还非常有限，比如磁场能量究竟是怎样转化成其他形式能量的，以及其他很多问题，目前仍是未解之谜。从事该研究的科学家们，还有相当长的一段路要走。

好在，MMS的工作状态还很好，原本只有2年计划寿命的四颗卫星，如今已经多工作了3年。而据NASA的科学家介绍，只要控制得好，它们的能源足够支持它们工作20年。

同时，随着其他国家陆续加入该领域的研究，相信磁重联现象的谜题，早晚会被揭开。届时，不仅电磁学可以大幅发展，而且人类也可以找到一个有效的办法，再也不用担心太阳辐射对我们的影响了。而且，由于磁重联现象也会出现在黑洞附近，到时候人类可以通过新的方式，来探测黑洞的秘密。

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