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麻省理工学院学生赴阿拉斯加利用极光开展等离子体研究

2026-05-23 10:42          麻省理工学院 等离子体研究 美国

麻省理工学院等离子体科学与聚变中心(PSFC)的一组研究生前往阿拉斯加费尔班克斯,利用北极光作为天然实验室研究等离子体现象。该团队隶属于地球物理等离子体观测考察(GPOE)项目,由学生主导并独立完成仪器设计、选址、数据采集及分析等全流程工作,这是该项目的第三届考察活动。

费尔班克斯位于极光活动频繁区域,是全球观测极光最可靠的地点之一。学生们在波克弗拉特研究靶场部署了多套全天候相机系统,观测范围最远达100英里,可拍摄夜空360度全景图像,并与磁力计配合将可见极光特征与地球磁场变化关联。今年的观测还利用μ子探测器探索可见极光活动、磁场变化与粒子探测之间的关联。考察期间,团队目睹了近二十年来最强烈的太阳风暴,并观测到脉动极光等相对罕见的现象。

考察条件十分艰苦。当地太阳下午3点前即落山,气温低至零下25华氏度(约零下31.7摄氏度),设备在严寒中极易耗尽电量。学生需依靠红色头灯照明,在厚积雪中行进一小时可消耗约900卡路里,部分偏远站点需借助越野滑雪板才能到达。

该项目始于2023年,由研究生肖恩·麦基发起,时任PSFC主任丹尼斯·怀特批准资助。自启动以来,GPOE已从单相机项目发展为多仪器、多站点的综合考察。2024年,项目还扩展至与全球约20所高中的65名学生合作,共同设计建造了13台全天候相机并投入使用。团队研究成果已在美国地球物理联合会等会议上展示,并发表于《地球与空间科学》等期刊,其设计的低成本设备已被其他研究团队采用。

参与者表示,此次经历加深了他们对等离子体物理的直观认识。物理学博士生莱昂纳多·科尔萨罗称,亲眼目睹极光中的结构和电流流动,让他对理论描述的物理过程有了更真实的感受。核科学与工程专业博士生约翰·鲍尔则表示,在短短几个月内完成从概念到数据分析的完整研究周期在该领域十分罕见。


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