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还好太空没人住!中国科学家首次观测到“太空飓风”

2021-02-23 14:07 前瞻网   

 

还好太空没人住!中国科学家首次观测到“太空飓风”

在地球的低层大气中,飓风因其巨大的体型、带有剪切力的强烈螺旋风和强烈的降雨/降水而具有破坏性。然而,由于高层大气环境恶劣,科学界一直未能在地球的高层大气中检测到类似飓风的扰动,这让科学家们一直非常好奇。

近日,我国科学家联合美国、挪威、英国等高校和科研机构联合发布了首次在地球极区电离层与此层观测到的类似台风或飓风的观测成果。研究团队将其命名为“太空台风”(Space Hurricane),并揭示了其形成机制。

2014年8月20日,研究团队在地球高层大气中观测到相对稳定的北向IMF条件(IMF Bz>0,持续8 h以上),并出现了较大的沙尘成分(IMF By约13 nT),行星际条件大致稳定,太阳风速和密度较低。

随后,国防气象卫星计划(DMSP)28 F16特殊传感器紫外光谱成像仪(SSUSI)在北半球上空的极光观测到在北磁极周围,出现了一个直径超过1000公里的多臂、呈逆时针旋转趋势的气旋状极光斑。

四颗DMSP卫星观测到的空间飓风,在所有航天器磁局部时间(MLTs)观测到的流向都符合飓风中心周围的环形快速流,特征与台风或者飓风非常类似:包括中心处“台风眼”的等离子体速度接近为0、预示着磁场存在圆形扰动等。因此,研究团队将这一从未观察到的新现象命名为“太空飓风”。

太空飓风持续了约8小时,在20:00UT左右IMF转向南下时,逐渐衰减并合并到黄昏边的极光椭圆中。此外,极光椭圆(在70°和85°MLAT之间)在黎明时分总体上是安静的,而在黄昏时分则持续存在强弧。根据DMSP F16的磁场测量结果计算出的沿卫星轨道的场对准电流(FAC)表明,空间飓风与向上的场对准电流有关。

研究团队总结到,这种飓风显示出具有剪切力的强圆形水平等离子体流,接近零流量的中心以及由强电子沉淀引起的重合的旋风状极光。在飓风的中心附近,沉淀的电子基本上被加速到〜10 keV。虽然极度安静,但太空飓风仍将大量能量和动量沉积到电离层中。

本研究以论文形式在线发布于Nature Communications期刊上,题为“A space hurricane over the Earth’s polar ionosphere”。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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