美国物理学会
由于太阳风的作用，地球的磁层会受到全球压缩
这种压缩在磁尾产生了薄而不理想的电流片
美国国家航空航天局的MMS航天器穿过这一压缩的薄电流片，并揭示了一个小规模的电场形成(图中的蓝线)，它产生一个高度剪切的电子流，驱动较低的混合波(图中的亮点)，而等离子体密度相对平坦(图中的橙色虚线)
理解这些电流片的形成以及其中的小尺度结构和动力学是很重要的，因为它们被认为在引发磁重联的过程中很重要，磁重联可以驱动地球磁层中的强烈空间天气
信用:博士
NRL比尔·阿马图奇 虽然电影显示地球存在于宇宙中一个平静、原始的角落，但实际上近地空间环境是危险和动态的
在任何特定的一天，被称为太阳风的带电热粒子和等离子体团从太阳出发，被地球磁场偏转，在北极和南极周围产生美丽的极光
然而，在太阳风暴期间，太阳风可以压缩地球磁场，导致磁力线重新排列和重新连接(也称为磁重联)，向地球发射热而密集的等离子体
像这样的过程通常被称为太空天气
由于这些天基干扰会对我们现代社会的关键要素(如电信系统和电网)产生影响，因此充分了解这些过程与了解地基天气同样重要
理解地球磁层磁重联的一个主要挑战是难以解决卫星观测中较小的动力学尺度过程
然而，美国宇航局的磁层多尺度(MMS)航天器最近使得对这种以前看不到的微观尺度物理进行详细研究成为可能
美国的科学家
S
华盛顿特区海军研究实验室(NRL)
C
一直在使用MMS数据来研究地球磁尾中的微观物理学，磁尾是磁层的一个薄部分，如图1所示
磁尾是当地球的磁层被太阳风压缩成一个薄的电流片时形成的，为研究磁重联创造了一个理想的位置
NRL的科学家们最近首次观测到了在其中一个压缩电流片中由高度剪切的电子流(速度剪切)驱动的等离子体波
当垂直于背景磁场定向的局部电场随着电流片被压缩而产生时，在电流片中产生速度剪切
这些波是局部增强扩散率的丰富来源，可以触发磁重联过程
NRL的科学家们还利用这些观察发现了薄电流片和磁环连接的现有理论模型中缺失的一个关键成分——一种双极电场，它垂直于电流片形成，并随着电流片受到强烈压缩而增强
一个新的理论模型已经被开发出来，并且表明双极电场可以响应于等离子体的整体压缩而自洽地发展
这反过来产生速度剪切，可以驱动航天器数据中观察到的波
由电子流驱动的电流也改变了磁场分布，并允许形成既薄又不理想的电流片，这些特征不能同时用标准模型来解释
理论模型的结果为微观物理和宏观物理之间的关键联系提供了新的视角
这些发现挑战了对薄电流片物理的现有理解，并且剪切驱动等离子体波的识别也确定了局部双极电场和驱动物理的高度不均匀条件的重要性
这种对小尺度物理的更深入理解，当与大尺度模型相结合时，将导致对全球动力学，特别是日光层中从太阳到影响近地空间天气的地球近邻的能量通量的更全面的了解
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