科学家利用欧空局的星簇（Cluster）卫星作为空间等离子显微镜，聚焦太阳风，揭示了迄今最为详尽的细节，发现了微小的湍流旋涡可能起到巨大的加热作用。

太阳风湍流的2维影像，这是到目前为止最小尺度上的太阳风湍流的影像，这要多谢星簇（Cluster）卫星的观测。测量的近似位置显示在上面的示意图中，描述了地球的磁环境的特征。内插图显示了面对太阳风时会看到的环境条件，目前的层流在湍流涡旋的边界形成。星簇（Cluster）卫星的轨道用黑线标示在内插图上，彩色梯度代表磁场强度从4.8nT（最暗的阴影）到5.2nT（白色）。影像提供：ESA/ATG Medialab; inset: J. Dorelli (NASA)

湍流是高度复杂的，在我们的生活中到处存在，从水龙头流出的水流，在飞机的机翼周围，在地球上实验用的核聚变反应堆里，也在太空里。

在太阳辐射出的带电粒子流-太阳风里，湍流被认为在太阳风穿越太阳系的过程中维持太阳风的热量方面起到重要作用。

当太阳风扩张时，它冷却下来，但是冷却的程度比在流体平滑的情况下要小得多。

湍流因为粒子流内的不规则性和磁力线引起，但理解这种能量怎样从它起源地的大尺度传输到它耗散的小尺度，就像要试图跟踪能量从河流的平滑的层流传输到在瀑布底部形成的小的漩涡。

在新近的一项研究中，由四个相同的卫星组成的星簇（Cluster）卫星中的两个对太阳风内的等离子湍流做出了极端详尽的观测。

这两颗卫星沿着等离子流的方向分开只有20公里，在‘爆发模式’下工作，每秒钟获得450次测量值。

通过和计算机模拟结果进行比较，科学家确认了电流层流的存在，20公里宽，在湍流漩涡的边界上。

“这首次显示太阳风等离子在这么高的分辨率上的高度结构性，”意大利Calabria大学的西尔维娅·佩里说，她是报告这个结论的论文的第一作者。

星簇卫星以前在磁鞘内探测到100公里的更大尺度的层流，磁鞘夹在地球的磁泡-磁层-和弓形激波之间，弓形激波是当它遭遇太阳风时产生的。

在这些湍流漩涡的边界，探测到了被称为‘磁重联’的过程，磁力线瞬时断开并和附近其它磁力线重联在一起，因此释放了它们的能量。

“虽然我们还没有探测到发生在这些新的较小尺度上的磁重联，显然，我们正在观测能量的级联，这可能对太阳风的整体加热做出了贡献。”

未来的计划诸如欧空局的太阳轨道器和美国宇航局的太阳探测器加号将能够确定相似的过程是否也在更靠近太阳的地方起作用，同时，美国宇航局的磁层多尺度计划将探测重联能够发生的小尺度区域。

“这个结论表明，这个计划在探测普遍的物理现象方面的独特能力，在这个事例中，把该星簇卫星计划的仪器测量能力推到了极限水平，解开了小尺度特征，”马特·泰勒评论说，他是欧空局的项目科学家。

“未来的多飞船计划将对这些小尺度等离子现象做出非常详尽的研究，并为我们星簇卫星的测量提供进一步的背景。”

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