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澳本科生首次拍摄到地球内磁层等离子结构3D图像

发布时间:9/18/2017 6:56:31 AM

[摘要]悉尼大学一名亚裔本科生首次拍摄到等离子结构3D图像,呈现不断变化的管状结构,提供了可视化证据。



澳本科生拍到首张地球内磁层等离子结构3D图

高密度等离子体带和低密度带交相呼应,并且一直缓慢变化

腾讯太空讯 澳大利亚悉尼大学的一名亚裔本科生创造性地使用射电望远镜,探测到地球内磁层的管状等离子结构,并得到3D图像。这名学生名为克莱奥•洛伊,她说,“在过去的六十多年里,科学家一直相信等离子结构的存在,但是从未直接观察到过。我们首次拍摄到了等离子结构,提供了可视证据。”

“等离子结构对人类有重要意义,它们产生不必要的信号干扰,影响卫星的导航系统。因此我们需要研究等离子结构。”地球的周围被磁场占领,称为磁层,磁层中的大气被阳光电离产生大量的等离子体。磁层的最内层是电离层,电离层的上面是等离子体层。它们嵌入在各种各样的奇怪的等离子结构中,其中就包括洛伊刚刚发现的管状结构。

“我们测量到的等离子体结构位于在地面上空600千米的高度,处于电离层并向上延伸至等离子体层。”洛伊说。借助于澳大利亚西部沙漠的WMA默奇森宽视场射电望远镜阵列,洛伊能够测绘大片天空区域,并发挥望远镜的快照能力,捕捉到了等离子体的实时运动影像。“我们看到壮观的天空场景,高密度等离子体带和低密度带交相呼应。这个场景缓慢变化,并且漂亮地和地球的极光排列在一起。”


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澳本科生拍到首张地球内磁层等离子结构3D图

把望远镜阵列中东方和西方的天线信号分开,就赋予了它观测3D图像的能力。

默奇森宽视场射电望远镜阵列由128个天线组成,分布在一个大约三公里见方的区域内,它们平时作为一个设备同时工作。但是当洛伊把东方和西方的天线信号分离开时,就赋予了望远镜阵列观测3D图像的能力。“这就像把望远镜变成了一对眼睛,透过它们我们可以看到等离子体结构的三维特征,并且观察到它们的运动状态。”洛伊介绍说,“我们能够测量等离子结构之间的距离、它们距离地面的高度以及它们陡峭的倾角。在此之前这些测量都是不可能的。”

“洛伊很了不起,她不仅完成了这个发现,还让科学界的同仁们都信服她的结论。作为一个背景平平的本科生,她的成就令人印象深刻。”洛伊的导师、悉尼大学物理学院教授塔拉•墨菲博士说,“当大家看到她的数据时,都觉得这些结果‘好得难以置信’。然而在接下来的几个月里,洛伊向大家证明了她的发现既真实又有趣。”洛伊因此发现获得了澳大利亚天文学会2015年的博克奖。

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