磁層在任何被磁化的物體周圍形成，例如一個星球，它被浸泡在被稱為等離子體的電離氣體流中。由于地球擁有一個固有的磁場，這個星球被一個巨大的磁層所包圍，這個磁層延伸到太空中，阻擋了來自太陽和恒星的致命的宇宙射線和粒子，并使生命本身得以存在。

在AIP出版社出版的《等離子體物理學(xué)》中，來自普林斯頓大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校和葡萄牙里斯本高等理工學(xué)院的科學(xué)家們報告了一種在實(shí)驗室中研究較小磁層的方法，有時只有幾毫米厚。

這些小型磁層已經(jīng)在彗星周圍和月球的某些區(qū)域附近被觀察到，并被認(rèn)為可以推動航天器。它們是研究較大行星大小的磁層的良好試驗臺。

以前的實(shí)驗室實(shí)驗已經(jīng)進(jìn)行，利用等離子體風(fēng)洞或高能激光來創(chuàng)造迷你磁層。然而，這些早期的實(shí)驗僅限于對磁場的一維測量，并沒有捕捉到科學(xué)家們需要了解的全部三維行為。

作者Derek Schaeffer說：“為了克服這些限制，我們開發(fā)了一個新的實(shí)驗平臺，在加州大學(xué)洛杉磯分校的大型等離子體裝置（LAPD）上研究微型磁層。”

這個平臺將LAPD的磁場與一個快速激光驅(qū)動的等離子體和一個電流驅(qū)動的偶極子磁體相結(jié)合。

LAPD磁場提供了一個太陽系行星際磁場的模型，而激光驅(qū)動等離子體提供了太陽風(fēng)的模型，偶極子磁鐵提供了一個地球固有磁場的模型。電動探針允許通過結(jié)合數(shù)以萬計的激光射擊數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的三維掃描。

使用這種設(shè)置的一個好處是，磁場和其他參數(shù)可以被仔細(xì)改變和控制。如果偶極子磁鐵被關(guān)閉，磁層的所有跡象都會消失。當(dāng)偶極子的磁場被打開時，可以檢測到一個磁層，這是磁層形成的關(guān)鍵證據(jù)。

磁層頂是磁層中來自行星磁場的壓力與太陽風(fēng)完全平衡的地方。實(shí)驗顯示，隨著偶極磁場的增加，磁層頂會變得更大更強(qiáng)。

對磁層頂?shù)挠绊懯峭ㄟ^計算機(jī)模擬來預(yù)測的，研究人員進(jìn)行模擬是為了更全面地理解和驗證他們的實(shí)驗結(jié)果。這些模擬也將指導(dǎo)未來的實(shí)驗，包括利用最近安裝在LAPD上的陰極的研究。

Schaeffer說：“新的陰極將使等離子體流動更快，這反過來將使我們能夠研究在許多行星周圍觀察到的‘弓形沖擊’。”

其他實(shí)驗將研究磁重聯(lián)，這是地球磁層的一個重要過程，其中磁場湮滅釋放出巨大的能量。