对此 ， 李文亚解释说 ， 当船在水中航行时 ， 这些波光粼粼的涟漪肯定是往船尾传播的 。 “此次研究指的是 ， 突然有个‘不速之客’撞了船一下 ， 形成一个大窟窿 ， 对于船而言 ， 这个窟窿就像是‘静止’在那 。 ”
那么 ， 这个“不速之客”到底是谁？实际上 ， 任何超音速的流体碰到障碍物时 ， 都会形成冲击波；而超音速的太阳风撞击地球磁层时 ， 会在磁层边缘外形成冲击波 ， 太阳风由此减速成亚音速 。 特定情形下 ， 这些亚音速的太阳风会变成湍流 ， 这些随机无序的湍流就是袭击磁层、并产生静止不动表面波的“不速之客” 。
利用模型模拟磁层和太阳风的相互作用
那么 ， 科学家是如何发现这些静止不动的波的？“研究团队根据数值模拟手段 ， 建立了磁流体模型 ， 基于相关的物理知识和对磁场以及太阳风的理解 ， 用计算机模拟了太阳风和磁层的相互作用 。 ”刘四明说 。
据介绍 ， 地球空间由于时变、多成分、多自由度的关联相互作用 ， 使得传统的理论分析变得非常困难 。 作为近几十年发展起来的一个新的研究手段 ， 数值模拟对地球空间理论和应用研究产生了深刻的影响 。 随着计算能力的不断提升 ， 数值模拟手段不断扩大研究和应用的范围 ， 极大缩短了研究和应用的周期 。
“数值模拟有助于加深对观测现象的认识 ， 开拓对探测区域以外空间的了解 。 任何探测卫星和地基设备所探测的区域相对于广袤的地球空间而言都是非常有限的 ， 如何利用有限的区域数据来了解整个空间全貌？建立在基本物理过程基础上的空间模型是不可或缺的工具 。 ”刘四明表示 ， 模型具有真正意义的可检验性 ， 可与观察数据直接比较 ， 并为局地模型提供宏观启示 。
在该研究中 ， 研究人员就是考虑了在整个磁层表面形成的波 ， 利用基于美国国家航空航天局（NASA）空间探测卫星的观测数据创建模型 ， 发现当太阳风脉冲击中磁层时 ， 形成的波在地球两个磁极之间来回“弹跳” ， 并形成逆向太阳风方向移动的波 ， 研究人员还利用模型解释了来自太阳风的能量和磁层产生的波浪是如何相互抵消的 。
在刘四明看来 ， 研究论文之所以能够认证这种波的存在 ， 实际上依赖于三个方面 。 一方面是由多颗卫星在不同地方的同时观测 ， 另外一方面就是通过相关理论模型来模拟磁层和太阳风的相互作用 ， 最后结合相关的理论分析 ， 理解这些模拟结果和观测结果 。 “研究人员正是把这三方面结合之后 ， 才能够确认卫星探测到的一些信号确实是来自于太阳风和磁层正对面的一个比较稳定的点 。 ”他说 。
“加热”后的带电粒子或会损伤航天器
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