科大首次发现磁通量绳内部的磁场重联 2020-08-17

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中国科大中科院近地空间环境重点实验室陆全明、王荣生研究团队，和北京航空航天大学的符慧山教授合作，在磁场重联的磁能耗散研究领域取得重要进展。他们利用MMS卫星高分辨率观测资料，首次发现在磁场重联产生的磁通量绳内部丝状电流中，可发生次级重联并导致磁能的快速耗散。相关结果8月7日在线发表在《Nature Communications》上。

  磁场重联是一种基本的等离子体物理过程。磁场重联过程中，磁自由能被快速地释放而转化为等离子体动能和热能，并伴随着磁场拓扑结构的显著改变。磁场重联是太阳耀斑、日冕物质抛射、磁层亚暴等爆发性空间天气事件的起因。由于撕裂模不稳定性，大尺度电流片会破碎形成大量螺旋型磁结构——磁通量绳。磁通量绳之间的相互作用使得整个重联区域呈湍动态，能量从大尺度输运到小尺度，最终至动力学尺度。此外，这些磁通量绳（即相干结构）和电子加速及快重联率密切相关。

考虑到电流片中大量的磁通量绳，这些磁通量绳携带着可观的磁自由能。利用高时间分辨率高精度的卫星数据，该研究团队首次发现磁通量绳内部的小尺度电流片会进一步发生不稳定而破碎成丝状电流，丝状电流内部可以触发次级磁场重联，快速地耗散磁能。由于磁场重联过程中、电流片中会生成大量磁通量绳，由磁通量绳内部的次级磁场重联产生的耗散，可能在整个磁场重联过程中将占据重要位置。

论文第一作者是中国科学技术大学博士生王诗谋，通讯作者是中国科学技术大学王荣生和陆全明教授。该研究获得了中国科学院和国家自然科学基金委的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17803-3

（中科院近地空间环境重点实验室、地空学院、科研部）

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