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等离子体科学家在实验室里制造出了看不见的、呼啸的“哨子”

在国际空间站拍摄的一张照片中可以看到闪电。美国宇航局)

有一种无线电波在地球周围砰砰作响,在我们星球周围的松散离子等离子体场中敲击电子,并向无线电探测器发送奇怪的音调。它被称为“哨声”。现在,科学家们比以往任何时候都更详细地观察到这样的爆发。

哨声,通常是在特定的雷击过程中产生的,通常沿着地球的磁力线传播。一个多世纪前,人类第一次探测到它们,是因为它们能够在被无线电接收器接收到时发出“哨声”(实际上更像是“星球大战”电影中激光爆炸的鬼影录音)。昨天(8月14日),来自洛杉矶加利福尼亚大学的研究人员报告说,他们在实验室的等离子体中产生了哨声——一种非常电活性、难以控制、类似气体的物质状态,并观察了哨声的形状。

当科学家过去研究哨声时,他们通常依赖分布在地球上的几个广域无线电接收器的数据。这种数据是有用的,但也是不完整的。它只告诉研究人员波是如何形成的,它们是如何形成的,以及大气中不同种类的环境磁场是如何影响它们的。(早在1979年,科学家们就在木星附近发现了哨声,这也是第一个证明这颗巨大行星有着和地球上类似的雷暴的证据。)[地球:闪电的惊人图像]

在这项小规模研究中,研究人员能够控制等离子体和哨声本身的磁力线,哨声是他们用一个磁性装置产生的。

“我们的实验室实验揭示了三维波的特性,这种特性根本无法从太空的观测中获得,”这篇论文的合著者Reiner Stenzel和加州大学洛杉矶分校的一位教授在一份声明中说这使我们能够以惊人的细节研究连续波以及波的生长和衰减。这产生了意想不到的波反射和[其他奇怪的惠斯勒行为]。

研究人员表明,惠斯勒不一定像物理学家所期望的那样在磁场中反弹和反射,通常是沿着磁力线而不是从磁障物上反弹。研究人员发现,惠斯勒比研究人员预期的更不容易受到来自外部磁场能量来源的影响,他们可以穿透理论认为波前不可分离的磁场区域。

意味着科学家现在比以往任何时候都更了解如何塑造惠斯勒。事实证明,这是一件非常重要的事情:早在2014年,一个意大利研究小组就提出,惠斯勒波可以作为等离子体推进器的驱动力,驱动飞行器穿越太空,这要归功于它们推动物质的能力。理论上,这种类型的等离子推进器在高速推进航天器时所需的燃料质量很小。

,但研究人员写道,如果这样的机器能够工作,科学家们首先需要这样的研究,才能很好地理解惠斯勒的用法。

最初发表在《生命科学》杂志上。

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