科学家首次发现“太空台风” 学术资讯

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2月22日，《自然—通讯》在线发表了山东大学空间科学研究院教授张清和领导的国际团队的最新研究成果，并被《自然》选为研究亮点。该研究中，科学家首次在地球极区电离层与磁层发现了类似台风或飓风的现象，将其命名为“太空台风”，并揭示了其形成机制。

低层大气中发生的强烈热带气旋被称为台风或飓风。令科学家好奇的是，在地球或者其他行星的高层大气中，是否也存在类似现象？

近年来，张清和带领团队与国内外研究者合作，利用系列先进的观测设备或装置以及计算机数值模拟，展开了系统研究。

2014年8月20日出现在北极的一种巨型极光亮斑引起研究人员的高度关注。当时，正处于一次长时间的地磁极端平静条件下，地球北极磁极点附近出现类似于台风气旋状的极光亮斑结构，其水平尺度超过1000公里。

通过更为全面地观测数据以及对该结构特点的分析，研究人员认为，其与台风或飓风的特征非常类似，包括中心处“台风眼”的等离子体速度接近为0、磁场存在圆形扰动等。因此，他们将这一从未观察到的新现象命名为“太空台风”。

研究人员还经过进一步观测与模拟对比分析揭示了“太空台风”形成的机制。这一长时间极端平静期内，发生在地球高纬磁层顶的较为稳定的尾瓣磁场重联及其引起的磁力线或磁流管的演化，促使在地球北极的磁极点上方的电离层与磁层形成了一个巨大的顺时针旋转的漏斗形磁螺旋结构。该结构形成了太阳风带电粒子直接进入地球中高层大气和电离层离子上行和逃逸至磁层的通道，极大提升了太阳风—磁层能量的耦合效率。同时，该结构所引起的极端空间天气环境也能直接影响相关区域内的无线通信导航与定位、超视距雷达探测和卫星的正常运行等。

张清和表示，这一研究表明，在极端平静地磁条件下，极区仍可能存在堪比超级磁暴活动时的局地剧烈地磁扰动和能量注入现象，这更新了人们对极端平静条件下太阳风—磁层—电离层耦合过程的认识。

来源：中国科学报

原文链接：http://news.sciencenet.cn//sbhtmlnews/2021/2/360867.shtm

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