立場新聞 Stand News

太空中的「巨鼓」— 地球磁場

2019/2/15 — 11:52

圖片來源:nasa

圖片來源:nasa

有想過地球磁場本身也是一個鼓嗎?最新刊於《自然:通訊》的研究首次揭開這副與地球共存多年的「太空巨鼓」秘密。

地球外圍的磁層 (magnetosphere) 能轉移太陽風暴,以保護內部環境。過往曾有研究指出,帶磁聲波能在磁層內流離和共鳴,可形成類似樂器,但頻率比人類可聽音域低 10,000 倍的音符。近日,太空離子物理學家 Martin Archer 的研究隊伍成功將這種太空樂韻的奧秘呈現於世人眼前。

Archer 在 《The Conversation》撰文,利用鼓膜 (membrane) 解釋今次發現。他指出,當我們敲擊鼓膜 (membrane) 時,隨之產生的震波會在表面擴散。震波接觸到鼓邊後會反射,抵消或增強原本的震波。以儀器觀察其波型 (wave pattern) 時,可觀察到有一點會持續維持,形成駐波場型 (standing wave pattern)  現象,而不同形狀的鼓會有不同場型和頻率。

廣告

同樣地,地球磁層也有類似鼓膜的特性。當太陽風暴吹襲地球時,風暴強度可改變磁層大小,並形成不同震動波段至磁層邊緣反射。 45 年前也有理論物理學家嘗試提出簡化假說,間接證實到這類波幅也如同鼓聲般可能有反射作用存在。問題是,此假說是否實際可行?

廣告

Archer 指出,與其他天文學研究不同,太空物理學研究一般難以找到可觀察數據,證實這個基於人造衛星數據提出的假說。Archer 研究隊伍在過去數年就利用五組接近磁層的 NASA THEMIS 計劃人造衛星收集數據,成功找到更多有力證據支持「太空鼓」的假說。透過找到引致「太空鼓」振動的事件——即高速粒子噴流,研究人員成功找到足夠證據,且嘗試重建出太空鼓的聲音(見影片)。

Archer 認為,今次發現將幫助科學家了解磁層會產生怎樣的節韻,而未來亦可找出類似事件的頻率,以及對太空環境的影響。

來源:
The Conversation, We’ve discovered the world’s largest drum – and it’s in space, 12 February 2019

報告:
Archer, M.O., Hietala, H., Hartinger, M.D., Plaschke, F. & Angelopoulos, V. (2019). Direct observations of a surface eigenmode of the dayside magnetopause. Nature Communications, 10. DOI: 10.1038/s41467-018-08134-5

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

發表意見