磁重联（magnetic reconnection），或磁力线重联（magnetic field line reconnection），又称磁场湮灭，是天体物理中一种非常重要的快速能量释放过程，也是磁能转化为粒子的动能、热能和辐射能的过程（图1）。人们普遍认为太阳上的能量释放是磁重联导致的。磁重联过程经常发生在空间和实验室等离子体中，造成诸如太阳耀斑爆发、日冕物质抛射、行星磁层磁暴及亚暴、吸积盘中喷流和实验室托克马克装置中的锯齿振荡等重要的物理现象。然而，自1946年澳大利亚科学家Ronald Giovanelli提出了磁重联概念以来，磁重联过程中磁能究竟是如何释放以及磁重联扩散区内部的动力学过程一直争议不断，目前尚没有被广泛接受的理论。
图1：磁重联
要揭示磁重联扩散区内部动力学过程及能量耗散机制，利用人造卫星在磁重联扩散区内部采集数据是最有效和最直接的研究手段。中国科学院地质与地球物理研究所和中国科学技术大学以及奥地利科学院空间研究所研究团队在磁重联扩散区内部动力学过程及其能量释放机制研究中取得重要进展。他们利用探测卫星在地球磁尾磁重联扩散区的直接观测资料，结合计算机数值模拟结果，发现了磁重联扩散区充满了小尺度磁通量绳结构，同时他们还发现多个小尺度通量绳之间相互合并，使得磁重联过程最终演化为湍流，从而可以更为有效地释放磁场能并加热加速等离子体。此外，该研究团队于2013和2014年在国际地学权威期刊Geophysical Research Letters发表了磁重联分界线区域存在薄电子电流层的观测研究成果。在此基础上，此次研究成果进一步证实了薄电流片撕碎产生磁重联区小尺度磁通量绳，磁通量绳不断地产生、相互合并，磁重联最终演化为湍流形式释放磁能的物理过程（图2）。
图2：磁重联扩散区示意图
该研究得到了国家自然科学基金、科技部973计划项目和奥地利科学基金的支持。上述研究成果于2016年3月份发表在Nature子刊物Nature Physics（Wang et al. Coalescence of magnetic flux ropes in the ion diffusion region of magnetic reconnection. Nature Physics, 2016, 12: 263-267）上。
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