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测名-在火星上如何不走失?指北针有用不

攻略针是我国古代的四大发明之一,代表了中华民族对国际的科技奉献。假如走失了,咱们能够随时拿出攻略针找到方向。这是在地球上,假如有一天人类移居到其他星球,还能靠攻略针找到方向吗?

那得看是到哪个星球了。攻略针之所以能攻略,关键在于一根小小的磁针。而磁针之所以能指向特定的方向,是因为地球有偶极磁场。地球周围的磁场挨近一个地心磁偶极子发作的磁场,它的磁南极大致指向地舆北极,所以地球上的磁针总是指明南北方向。

太阳系八大行星中,大多数行星和地球相同都有全球偶极磁场,可用磁针导航。但地球的左邻右舍——金星和火星,这两颗人类最简单抵达的行星却偏偏没有显着的全球偶极磁场,无法运用磁针测名-在火星上如何不走失?指北针有用不导航。

不过,最近的研测名-在火星上如何不走失?指北针有用不讨显现或许也不尽然。火星和金星尽管没有来自星球内部的偶极磁场,但它们有与外界太阳风效果感应发作的感应磁场。之前以为感应磁场的方向随太阳风磁场实时改变,所以不能用磁针来确认方向。可是,最近发现了一种方向方位都固定的感应磁场。中科院地质与地球物理研讨所的柴立晖副研讨员和合作者发现,火星和金星的夜晚一侧存在一个逆时针盘绕磁尾(沿日-星连线)的全球性环形感应磁场(图1)。与地球磁场固定在星球上的状况不同,火星和金星这种环形感应磁场是近似固定在太阳和行星的连线上的。

图1.火星(左)和金星(中)的环形磁场B的观测成果和示意图(右)。

也便是说假如知道大致时刻和区域,用一个高精度、可测量均匀场的磁针,就可辨别方向。比方,在火星北极区域日子的人会发现晚上磁针常常指向西、南极区域指向东、赤道区域的早上指向北、傍晚指向南。金星因为逆向自传,太阳从西边升起,所以赤道区域迟早磁针方向与火星相反,其他和火星相同。

当然,因为这种环形磁场比较弱,并且火星外表还有岩石剩磁搅扰,做导航或许还有许多约束。现在,科学家需求弄了解这种环形磁场从何而来?为什么总是逆时针盘绕?还有哪些星体有?

环形磁场从何而来?

太阳在不间断的向外喷发高速的带电粒子,称太阳风。当太阳风吹过各个星体时,会与它们发作不同的相互效果。

假如将太阳风比作水流、火星和金星比作水中的大石头,那么太阳风中的磁场便是水草。当水流过石头时,水草会挂在石头上。这种挂在火星和金星上的磁场便是“感应磁层”。感应磁层不仅在火星和金星有,土卫六、接近太阳的彗星等星体上也有。它是无强内禀磁场但有导体结构(如电离大气、含盐海洋、铁质内核)的星体的共有现象。

但是实际比这杂乱。只要在大标准上,才能把太阳风作为全体水流来了解。假如全体标准比较小、或太阳风单个粒子的粒子特征标准比较大时,就要考虑单个粒子效应。当太阳风带着磁场吹过火星和金星时,行星顶部大气的氧离子回旋半径可达几个星球半径那么大。卫星观测已证明很多火星氧离子中庸会向太阳风+E电场方向飞去。

研讨人员经过剖析观测测名-在火星上如何不走失?指北针有用不数据发现,太阳风的氢离子会向-E方向盘绕磁尾运转,这是因为动量守恒形成的。也便是说,像水草相同挂在星球上的磁场会被-E向的太阳风带着一同盘绕磁尾向发作偏转,这时从星球夜侧望去,就形成了卫星观测到的逆时针盘绕磁尾的环形磁场(图2)。

图2.火星周围的磁场结构和等离子体运动。灰色圆球代表火星,赤色粗箭头代表火星大气氧离子向+E方向的运动,蓝色粗箭头代表火星周围太阳风离子盘绕磁尾向-E方向的运动,五颜六色曲线代表火星周围被太阳风掰弯的磁场结构。

为什么是逆时针?

自然界中,带正电的离子质量大,使其回旋半径大,而带负电的电子质量很小,使其回旋半径常常忽略不计。所以火星和金星空间环境中的单粒子效应更多是离子的,而不是电子的。火星和金星顶部大气的氧离子,因为质量大带正电,与太阳风效果时向+E方向飞去,终究形成了逆时针的环形磁场。

假如有平行世界,里边离子带负电、电子带正电,那么环形磁场便是顺时针了。即:环形磁场总是逆时针,是因为自然界中正负电荷的质量不对称形成的,即带正电的离子质量大,带负电的电子质量小。

还有哪些星体有环形磁场?

火星和金星都有环形测名-在火星上如何不走失?指北针有用不磁场。而火星和金星的共性便是都有电离大气、都没有全球性偶极磁场。太阳系中像这样的星体还有土卫六、接近太阳的彗星等。研讨人员在美国旅行者号(Voyage)对土卫六的观测中和欧洲罗塞塔号(Rosetta)对彗星67P/C-G的观测中找到了环形磁场的观测依据(图3)。因而,有电离大气无偶极磁场的星体都应该有环形磁场。

图3. 金星、火星、土卫六和彗星67P/C-G上都观测到了环形磁场现象(赤色圆弧代表环形磁场结构,直线箭头代表观测到的磁场)。

环形磁场是经过剖析美国火星勘探器和欧洲金星快车的观测数据发现的。因为这两颗勘探器的轨迹约束,无法确认环形磁场会延续到星球夜侧多远的方位(图1左图中大片白色区域代表那里没有卫星观测)。我国火星勘探方案估计2020年发射,它的轨迹远地点比美国火星勘探器要远。到时就能够使用我国火星勘探器的磁场数据,研讨环形磁场的远磁尾散布了。

来历:我国科学院地质与地球物理研讨所

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