“太空 台风” 是 如何 被 中国 科学家 首次 发现 的

原 标题 : “太空 台风” 是 如何 被 中国 科学家 首次 发现 的

低层 大气 中 会 出现 强烈 热带 气旋 台风 , 大气 中 是否 也会 出现 台风? 近日 近日 , 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 发表 , 并被 并被 《》 选为 研究 亮点。

“太空 台风” 是 如何 被 发现 的? 这一 发现 有何 科学 价值? 对 有何 影响? 新华社 新华社 记者 4 日 就 以上 问题 采访 了 张清和 教授 教授

如何 发现 : 用 “十八 般 兵器” 找到 “太空 台风”

记者 : 你们 是 如何 找到 “太空 台风” 踪迹 的?

张清和 : 我们 团队 长期 从事 极 区 空间 物理学 研究 , 在 等 空间 物理 现象 研究 上 积累 了 的 的 经验 和 数据 , 并 熟练 掌握 如何 利用 众多 利器 利器 , 其中 其中 包括 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 这些 “利器” 获取 的 数以万计 的 极光 图像 等 数据 数据 寻找 “寻找 台风” 等 现象 的 踪迹。

其中 , 发生 在 2014 年 8 月 20 日 北极 磁极 点 附近 类似 台风 气旋 、 宽度 超过 1000 公里 的 极光 亮斑 引起 了 我们 的 注意。 众所周知 , 极光 大都 发生 纬度 纬度 的 的 极光 椭圆 内 , 磁极 点 附近 的 极 盖 区 通常 不会 有 明显 的 极光。 而 这次 亮度 比极光 椭圆 内 的 极光 还 强 , 可以 肯定 不是 人们 日常 见到 的 极光。

对此 , 我们 与 国内外 学者 合作 , 利用 先进 的 观测 设备 和 计算机 数值 展开 了 系统 研究。。 发现 这一 现象 具有 与 台风 非常 类似 的 特征 , 包括 圆形 的 等离子体 对流 和 速度 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 的 的 现象 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 合作 , 利用 三维 磁 流体力学 模型 进行 计算机 数值 模拟 , 完美 重现 了 这一 及其 三维 形态 , 并 揭示 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 的 的 现象 , 但 在 高层 大气 中 是否 存在 类似 台风 的 现象 一直 不得而知。

与 低层 大气 的 中性 粒子 环境 不同 , 高层 大气 (磁层 和 电离 层) 属 等离子体 (带电 粒子) 环境 , 如果 真的 存在 台风 现象 , 将 预示 着 一次 非常 高 效率 的 日 地 能量 耦合 过程。。

然而 , 在 极端 平静 的 地磁 活动 条件 下 , 太阳 风 地球 地球 的 能量 耦合 非常 非常 , , 被 被 忽略 , 此前 也 很少 在 区域 区域 相关 相关 地磁 活动 设备 设备。 高层 大气 空间 浩大 、 环境 恶劣 、缺乏 , 因此 之前 没有 觅得 “太空 台风” 踪影。

如何 形成 : 初步 揭示 “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 不同?

张清和 : 低层 大气 的 台风 现象 源于 下方 的 驱动 (热带 海洋 上方 潮湿 空气 造成 的 的 热 通量) , “太空 台风” 则 源于 极端 平静 的 的 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 的 的 现象。

记者 : “太空 台风” 形成 机制 是 怎样 的 呢?

张清和 : 在 长时间 极端 平静 期内 , 发生 在 高 高 的 的 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 一个 巨大 的 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 地球 中 高层 大气 、 地球 带电 粒子 逃逸 至 的 的 , , 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 实际

记者 : 发现 “太空 台风” 有 哪些 科学 意义?

张清和 : 这一 研究 表明 , 在 极端 平静 地磁 条件 下 , 区 仍 可能 存在 堪比 超级 磁暴 活动 的 的 局 地 剧烈 地磁 扰动 和 能量 注入 现象 , 这 更新 了 人们 对 太阳 磁层 – 磁层 – 电离 层 耦合过程 的 认识。

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 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 乘客 带来 较大 辐射 剂量。

另一方面 , “太空 台风” 也 将 直接 影响 相关 的 的 卫星 通信 、 导航 和 超 视距 雷达 探测 等 , 造成 信号 的 剧烈 扰动 , 甚至 丢失。

我们 将 继续 研究 , 找到 太空 台风 的 相关 规律 , 并 尝试 进行 预报 , 以 合理 规避 其 相关 风险 和 改善 通信 导航 质量。

(责编 : 赵竹青 、 吕 骞)

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