天王星周圍的“交通堵塞”可能解開其弱輻射帶之謎 _天王星

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡看到的天王星（圖片來源：NASA、ESA、CSA、STScI）
據(jù)美國太空網(wǎng)（Robert Lea）：科學(xué)家們可能已經(jīng)解開了圍繞冰巨星天王星及其微弱輻射帶的一個(gè)揮之不去的謎團(tuán) 。帶的弱點(diǎn)可能與行星奇怪的傾斜和不平衡磁場有關(guān)；該磁場可能會(huì)導(dǎo)致顆粒物在世界各地的“交通堵塞” 。
這個(gè)謎團(tuán)可以追溯到1986年1月旅行者2號(hào)訪問天王星，遠(yuǎn)在2018年探測器離開太陽系之前。太空船發(fā)現(xiàn)天王星的磁場是不對(duì)稱的，與自轉(zhuǎn)軸傾斜約60° 。此外，旅行者2號(hào)發(fā)現(xiàn)，天王星的輻射帶由被磁場捕獲的粒子組成，比預(yù)測的弱大約100倍。
這項(xiàng)基于旅行者2號(hào)數(shù)據(jù)模擬的新研究表明，這顆冰巨星的這兩個(gè)奇怪方面是相關(guān)的。
“它的磁場是太陽系中獨(dú)一無二的。大多數(shù)行星都有很強(qiáng)的固有磁場，比如地球、木星和土星。它們有一個(gè)非常‘傳統(tǒng)’的磁場形狀，被稱為偶極子，”首席作者M(jìn)atthew Acevski告訴Space.com
Acevski解釋說，這項(xiàng)研究突出了天王星的磁不對(duì)稱性如何扭曲行星質(zhì)子輻射帶的結(jié)構(gòu)，尤其是在旅行者2號(hào)經(jīng)過的區(qū)域附近。
Acevski說：“我的假設(shè)是，磁不對(duì)稱性正在扭曲質(zhì)子輻射帶，在行星周圍形成輻射帶更受壓縮的區(qū)域，因此強(qiáng)度更強(qiáng)；在其他區(qū)域，輻射帶更分散，導(dǎo)致強(qiáng)度較弱。” 。
“如果旅行者2號(hào)飛越輻射帶分布更廣的區(qū)域，這可以解釋其觀測到的質(zhì)子輻射帶弱于預(yù)期。”
太陽系異常
天王星是太陽系中最冷的行星，也是距離太陽第七的行星，在我們行星系的其他世界中很奇怪。這顆冰巨星像宇宙球一樣旋轉(zhuǎn)，與軌道平面成97度角向一個(gè)方向傾斜。這意味著，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí) ，它會(huì)“側(cè)向”旋轉(zhuǎn) 。它是唯一一顆這樣做的太陽系行星。
這種傾斜被認(rèn)為是在遙遠(yuǎn)的過去與地球大小的物體碰撞的結(jié)果，導(dǎo)致天王星經(jīng)歷了太陽系中最極端的季節(jié)，冬季持續(xù)21年。天王星也是太陽系中兩顆行星之一（另一顆是金星），每84地球年繞太陽旋轉(zhuǎn)一次，與其他所有行星的旋轉(zhuǎn)方向相反。
天王星的寬度大約是地球的四倍，距離太陽的距離大約是地球所在地的19倍，由13個(gè)微弱的環(huán)和至少28個(gè)衛(wèi)星組成。天王星也有極光，類似于地球的北極光和南光，但由于該行星的傾斜磁?。廡┘獠換嵯裨諼頤塹男行悄拘巧踔鐐列巧夏茄魷衷諂淞郊?。
就像所有有磁場的行星一樣，天王星周圍有被捕獲的帶電粒子，形成輻射帶——但為什么這些輻射帶看起來如此微弱，五十年來一直是個(gè)謎。

1986年旅行者2號(hào)宇宙飛船拍攝的天王星圖像。是時(shí)候去這個(gè)陌生寒冷的世界執(zhí)行新任務(wù)了嗎？（圖片來源：美國國家航空航天局）
該團(tuán)隊(duì)的模擬放棄了天王星磁場充當(dāng)偶極子的想法，而是使用更復(fù)雜的四極磁場來復(fù)制其不平衡性質(zhì) 。
這表明粒子在通過不同場強(qiáng)的區(qū)域時(shí)會(huì)加速和減速。粒子速度的變化導(dǎo)致它們?cè)谀承﹨^(qū)域聚集，在其他區(qū)域變得更加分散。這種效應(yīng)只有在模擬中考慮到單個(gè)復(fù)雜的四極磁場時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，這就是為什么以前從未見過這種效應(yīng) 。
Acevski說：“我們發(fā)現(xiàn)天王星的磁不對(duì)稱性可能導(dǎo)致行星周圍質(zhì)子漂移較慢、更壓縮的區(qū)域，以及質(zhì)子漂移較快、更分散的其他區(qū)域。” 。“這類似于環(huán)路上的交通堵塞。當(dāng)汽車行駛速度較慢時(shí)，會(huì)導(dǎo)致交通更加密集；如果汽車行駛速度較快，交通就會(huì)更加分散。”
Acevski及其同事推測，當(dāng)旅行者2號(hào)造訪天王星時(shí)，它穿過了這顆冰巨星輻射帶的一個(gè)薄弱區(qū)域。
Acevski說：“我們將旅行者2號(hào)的軌跡投影到這個(gè)剖面上，發(fā)現(xiàn)飛船實(shí)際上確實(shí)飛行了一個(gè)‘快速漂移’區(qū)域，這意味著它應(yīng)該觀察到低于正常質(zhì)子輻射帶強(qiáng)度的情況。” 。“值得注意的是，我們的粒子模擬顯示，這一結(jié)果導(dǎo)致了行星周圍質(zhì)子強(qiáng)度約20%的最大變化。”
這意味著該團(tuán)隊(duì)的模型無法完全解釋旅行者2號(hào)觀測到的強(qiáng)度低100倍的情況。
Acevski繼續(xù)說道：“無論是什么主要效應(yīng)導(dǎo)致了這些弱得多的質(zhì)子輻射帶，都有可能被我們發(fā)現(xiàn)的這種效應(yīng)所加劇。” 。“我們對(duì)結(jié)果感到非常驚訝。看到磁不對(duì)稱對(duì)輻射帶結(jié)構(gòu)的影響有多大，真是令人驚訝。這是以前不知道的。”

一位藝術(shù)家描繪的旅行者2號(hào)在其對(duì)天王星的瘋狂訪問18年后進(jìn)入星際空間的畫面。（圖片來源：美國航空航天局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室加州理工學(xué)院）
Acevski指出，他和團(tuán)隊(duì)獲得的結(jié)果有助于為未來的天王星航天器任務(wù)提供信息。到目前為止，旅行者2號(hào)是唯一一艘造訪這顆冰巨星的航天器。這意味著有關(guān)世界的直接數(shù)據(jù)極其有限。
美國國家航空航天局正在計(jì)劃最快在2030年發(fā)射天王星任務(wù) 。這樣的任務(wù)可以幫助實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一模擬的結(jié)論。
Acevski說：“我們需要驗(yàn)證這些模擬的是旗艦航天器前往天王星的任務(wù)，在幾年內(nèi)對(duì)該行星進(jìn)行新的原位測量，而不是像旅行者2號(hào)那樣只需幾個(gè)小時(shí) 。” 。“一項(xiàng)新的任務(wù)也可以讓我們發(fā)現(xiàn)我們甚至無法通過模擬預(yù)測的新物理現(xiàn)象。
“由于這是一顆具有我們從未見過的磁場的行星，因此完全有可能發(fā)現(xiàn)全新的現(xiàn)象，這將拓寬我們對(duì)行星科學(xué)的理解。”
Acevski當(dāng)然還沒有結(jié)束這個(gè)奇怪的太陽系世界。對(duì)研究人員來說，這個(gè)冰巨人是一個(gè)特別令人著迷的地方。
Acevski總結(jié)道：“天王星對(duì)科學(xué)提出了一個(gè)獨(dú)特的挑戰(zhàn) ，我發(fā)現(xiàn)應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)非常有趣。用這么少的數(shù)據(jù)就能發(fā)現(xiàn)多少，這真的很有趣，而我們實(shí)際上只是觸及了表面。” 。“截至今天，研究冰巨星天王星和海王星的人并不多，盡管它們表現(xiàn)出如此奇怪的特征，特別是在磁場中，因此引起人們對(duì)可能發(fā)生的奇怪現(xiàn)象的關(guān)注，這對(duì)我來說是一個(gè)非常令人興奮的前景。”
該團(tuán)隊(duì)的研究于6月發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》雜志上。

精品久久久久久久久水蜜桃|丁香花五月|新中文字幕麻豆视频|美女下面粉嫩粉嫩冒白浆高清|日本黄h兄妹h动漫一区二区三区|床片激情免费视频|羞羞动漫在线入口免费阅读

天王星周圍的“交通堵塞”可能解開其弱輻射帶之謎