研究天王星奇异的弱辐射带之谜

大约 50 年前，旅行者 2 号航天器访问天王星时发现了一个磁场之谜。与大多数行星不同，这颗冰巨星的磁场与其自转轴倾斜约 60°，形成了一个强度不一的不对称磁场。了解这一异常现象背后的原因是 NASA 计划对冰巨星进行旗舰任务的一个关键目标。

根据M. Acevski 及其同事在《地球物理研究快报》上发表的新研究，该行星的倾斜磁场可能也是旅行者 2 号任务的另一个奇怪发现的原因。

具有强磁场的行星可以捕获来自太空的带电粒子，这些粒子随后在行星周围漂移，形成所谓的辐射带。航天器的仪器探测到天王星周围的质子辐射带比预测的要弱得多——比预期的上限低约 100 倍。作者使用新模型来调查原因。

大多数行星场结构都可以用偶极场来建模，但研究人员在他们的模型中添加了一个更复杂的四极场，以模拟行星的磁轴不对称。他们使用鲍里斯算法(通常用于模拟电磁场中粒子的运动)来模拟天王星周围带电粒子的路径。

他们发现，当粒子穿过不对称磁场的强区和弱区时，它们在轨道的不同点的速度会发生变化。值得注意的是，这种效应只有在用附加四极场模拟磁场时才会出现。

作者表示，速度加快的区域会分散粒子，导致行星某些区域的粒子密度降低高达 20%。他们认为，旅行者 2 号可能穿过了密度如此低的区域，这或许可以解释为何该飞船在辐射带中发现的粒子数量比预期的要少。

这并不能完全解释旅行者二号观测到的辐射带弱现象。但这些数据可能有助于解释旅行者二号发现背后的机制，并提供有关该行星磁场影响的新理论数据。

拟议的天王星旗舰任务可以提供更多数据，有可能帮助我们了解该星球异常磁场背后的机制。

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