屈指数来，笔者研究等离子体中磁力线的“重联”现象已整整20年了。

 

磁重联（magnetic reconnection），或磁力线重联（magnetic field line reconnection）——也有叫“磁场重联”的，取描述磁力线“断开”（break）再“重新连接”（reconnect）的物理过程的意思。这一过程早期就是用magnetic field line broken and reconnected这样的语言来表述的。（既然是“连接”，应该译作“磁重连”的；不过既然大家都这么用着，就先这么写着。）

 

磁重联的理论，在实验室、空间、与天体等离子体物理领域里都有重要的应用。很多“快尺度”的大规模能量转换过程如实验室中磁约束等离子体的各种撕裂不稳定性（tearing instabilities）、空间物理中太阳风等离子体与地球磁层之间的耦合、天体（太阳）物理中耀斑（solar flares）、日冕加热（solar coronal heating）、日冕物质抛射（coronal mass ejections, CME）等现象，或是典型的、或是伴随着磁重联的物理过程。而且基于磁重联理论发展起来的“磁场拓扑”理论对几何与拓扑研究也有很大的推动。

 

磁重联的模型，起源于天体（太阳）物理的研究。最早的“磁重联”概念是一位澳洲的物理学家为解释日耀斑现象而提出的（Giovanelli, R. G., 1946: Nature 158, 81）。但是那时他用的terminology不是“magnetic reconnection”，而是“magnetic annihilation”——磁“湮灭”。就是说，当两条方向相反、相对运动的磁力线在一点“相遇”时，会产生磁“湮灭”而放出光——用此来解释日耀斑观测看到的强辐射。

 

这个简单的模型，开创了等离子体物理学的一个重要研究领域——磁重联理论、实验、与卫星、天文观测。以至于最近美国专门以磁重联研究为主要目的连续发射了五颗卫星（即所谓THEMIS计划）。什么叫“原创性研究”（original work）？Giovanelli的这个工作就是典型的例子。

 

当然，现在看来这个模型还非常粗糙。不过，开创性的工作常常是简单的、但是抓住了关键。

 

（待续）

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自王晓钢科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-39346-253353.html

上一篇：金风玉露一相逢
下一篇：磁重联漫谈（2）