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原题目:“太空台风”是若何被我国科学家首次发现的

北京3月4日电题:“太空台风”是若何被我国科学家首次发现的

记者刘诗平

低层大气中会泛起强烈热带气旋台风,高层大气中是否也会泛起“台风”?克日,我国空间物理学家、山东大学空间科学研究院张清和教授率领的国际研究团队,首次在北极上空发现了类似台风的“太空台风”。这一最新研究成果被《自然·通讯》在线揭晓,并被《自然》选为研究亮点。

“太空台风”是若何被发现的?这一发现有何科学价值?对人类有何影响?记者4日就以上问题采访了张清和教授。

若何发现:用“十八般兵器”找到“太空台风”

记者:你们是若何找到“太空台风”踪迹的?

张清和:我们团队历久从事极区空间物理学研究,在极光等空间物理征象研究上积累了厚实的履历和数据,并熟练掌握了若何行使众多“利器”,其中包罗月球轨道卫星、电离层卫星和我国南北极地面台站等。近几年我们一直在这些“利器”获取的数以万计的极光图像等数据中寻找“太空台风”等征象的踪迹。

其中,发生在2014年8月20日北极磁极点四周类似台风气旋状、宽度跨越1000公里的极光明斑引起了我们的注重。众所周知,极光多数发生在纬度较低的极光椭圆内,磁极点四周的极盖区通常不会有显著的极光。而这次亮度比极光椭圆内的极光还强,可以一定不是人们一样平常见到的极光。

对此,我们与国内外学者互助,行使先进的观察装备和计算机数值模拟展开了系统研究。我们发现这一征象具有与台风异常类似的特征,包罗圆形的等离子体对流和速率为零的“台风眼”、圆形的磁场扰动、强电子“雨”等。因此,我们将这一新观察到的征象命名为“太空台风”。

通过与中国科学院国家空间科学中心王赤院士团队互助,行使高分辨率三维磁流体力学模子举行计算机数值模拟,完善重现了这一征象及其三维形态,并展现了它的形成机理。

记者:为什么以前科学家一直没有观察到?

张清和:科学家曾在太阳、火星、木星和土星的低层大气中观察到了类似台风的征象,但在高层大气中是否存在类似台风的征象一直不得而知。

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与低层大气的中性粒子环境差别,高层大气(磁层和电离层)属等离子体(带电粒子)环境,若是真的存在台风征象,将预示着一次异常高效率的日地能量耦合历程。

然而,在极端镇静的地磁流动条件下,太阳风与地球磁层的能量耦合异常弱,险些被人们忽略,此前也很少在这些区域布设相关地磁流动监测装备。高层大气空间浩荡、环境恶劣、观察缺乏,因此之前没有觅得“太空台风”踪影。

若何形成:开端展现“太空台风”形成机制

记者:“太空台风”与低层大气的台风在形成上有何差别?

张清和:低层大气的台风征象源于下方的驱动(热带海洋上方湿润空气上升造成的潜热通量),“太空台风”则源于极端镇静的行星际条件下太阳风与磁层的相互作用,它可能是宇宙中有等离子体和固有磁场星体的普遍征象。

记者:“太空台风”形成机制是怎样的呢?

张清和:在长时间极端镇静期内,发生在地球高纬度的磁层与太阳风相互作用及其演化,促使在北极磁极点上方的电离层与磁层形成了一个伟大的顺时针旋转的漏斗形磁螺旋结构。这个结构形成了太阳风带电粒子直接进入地球中高层大气、地球带电粒子逃逸至磁层的通道,极大提升了太阳风-磁层能量的耦合效率。

有何价值:增进新知并攸关人类现实利益

记者:发现“太空台风”有哪些科学意义?

张清和:这一研究解释,在极端镇静地磁条件下,极区仍可能存在堪比超级磁暴流动时的局地猛烈地磁扰动和能量注入征象,这更新了人们对太阳风-磁层-电离层耦合历程的熟悉。

记者:“太空台风”对人类有何影响?

张清和:一方面,“太空台风”造成的极端空间天气环境,可能直接影响相关区域的卫星和火箭的正常运行,也能给相关航线的飞机搭客带来较大辐射剂量。

另一方面,“太空台风”也将直接影响相关区域的卫星通信、导航和超视距雷达探测等,造成信号的猛烈扰动,甚至丢失。

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