地球磁場模擬=一顆肉丸+三色義大利麵

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【大紀元2012年02月15日訊】(大紀元記者陳俊村編譯報導)美國科學家以超級電腦模擬地球磁層(magnetosphere)和超大的「磁通量繩」(magnetic flux ropes)如何形成,並予以圖像化,其結果看起來就像一顆肉丸加上黃綠紅三色義大利麵。此肉丸就是地球,而三色義大利麵就是磁通量繩,亦即使太陽離子氣體滲入地球磁層的通道。這種模擬能協助科學家瞭解太陽風暴的產生與作用。

據橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)網站報導,太陽本身的活動劇烈,它的磁場和核融合(fusion)的能量會對外輻射,噴向外太空並威脅地球,這種現象被科學家稱為「太空天氣」(space weather)。

儘管地球的磁極會產生磁層這種防護罩,協助抵擋太陽輻射出的離子氣體,也就是電漿,但此防護罩並非萬能,離子氣體偶爾還是能藉由「磁力線重連」(magnetic reconnection)的過程滲入地球的保護層之內,進而在極地地區產生極光或影響人們的生活。

這種太陽風暴可能干擾電子設備,或使電網癱瘓,導致整個地區停電。到目前為止,已知有超過40億美元的衛星設備因惡劣的太空天氣而受損。隨著越來越多航班開始飛行接近南北極的航道,乘客暴露在太陽輻射下的風險也相對提高。

加州大學聖地牙哥分校(University of California-San Diego)太空物理學家卡里馬巴迪 (Homa Karimabadi)表示,當太陽風暴發生時,人們無法預期它會在地球造成多大的損失。發展這種預測能力是很重要的事。有鑒於此,卡里馬巴迪利用橡樹嶺領導計算設施(Oak Ridge Leadership Computing Facility,OLCF)所有、俗稱「美洲豹」(Jaguar)的Cray XT5超級電腦進行模擬,以瞭解太陽的電漿和磁場如何抵達並穿透地球磁層、如何與地球的電漿和磁場合而為一。

在勞倫斯柏克萊國家實驗室( Lawrence Berkeley National Laboratory)的協助下,研究人員將模擬結果做特殊處理,把來自太陽風及太陽磁層的磁場特別標記為特定顏色,因而形成黃綠紅三色義大利麵這種有趣的圖像,其對追蹤此作用發生的程度而言,助益不少。

(責任編輯:畢儒宗)

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