巨大的带电粒子环环绕着地球和其他行星，现在一组科学家已经完成了对电磁波的研究，这些电磁波穿过这个被称为磁层的带磁性、带电的环境，加深了对这个区域及其与地球之间相互作用的了解，并为研究银河系其他行星开辟了新途径。由美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)物理学家Eun-Hwa Kim领导的科学家们研究了一种穿过磁层的波，这些波被称为电磁离子回旋波。

　　揭示了磁层内等离子体粒子的温度和密度等性质。JGR空间物理学上研究论文的第一作者Kim说：波是来自等离子体的一种信号，因此，电磁离子回旋波可以作为诊断工具来揭示磁层的一些特征。Kim和来自密歇根安德鲁斯大学和韩国庆熙大学的研究人员将研究重点放在模式转换上，即一些主位波形成的方式。在这个过程中，其他的波沿着从外太空传播的方向压缩，与地球的磁层发生碰撞。触发了主位波的形成，然后主位波以特定的角度变焦并极化——所有光波振动的方向。

　　利用PPPL超级计算机，科学家们进行了模拟，表明这些模式转换的位波可以沿着磁场线以低于90度的法线在磁层中传播，这与该区域与空间的边界有关。了解了这些特性，物理学家就可以用有限的初始信息来识别位波，并收集有关磁层的信息。更好地了解磁层可以提供关于地球和其他行星如何与其空间环境相互作用的详细信息。例如，这些波可以让科学家们确定磁层中氦和氧等元素的密度，并进一步了解产生北极光的太阳带电粒子流动。

　　工程师们使用类似于位射波的波，来帮助加热被称为托卡马克(tokamaks)甜甜圈形状磁聚变装置中的等离子体。研究磁层中波的行为，可以加深对聚变能产生的理解，聚变能发生在等离子体粒子碰撞形成更重的粒子时。世界各地的科学家都在寻求在地球上复制核聚变，以获得几乎取之不尽的电力供应来发电。因此，位波的知识可以提供广泛的好处，科学家非常渴望了解磁层，以及它如何调节太空天气对地球的影响，能够使用位波作为诊断手段将非常有用。

　　博科园｜研究/来自：普林斯顿等离子体物理实验室

　　参考期刊《

　　JGR空间物理学

　　》

　　DOI: 10.1038/s41467-019-11032-z

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