““太空台风”是怎么被我国科学家首次发现的”

我司北京3月4日电题:“太空台风”是如何被我国科学家首次发现的？

总公司记者刘诗平

低层大气中会出现强热带气旋台风，高层大气中也会出现“台风”吗？ 最近，由中国空间物理学家、山东大学空间科学研究院教授张清和率领的国际研究小组，在北极首次发现了类似台风的“太空台风”。 这个最新的研究成果在《自然通讯》上发表，被“自然”选为研究的亮点。

“太空台风”是怎么发现的？ 这个发现有什么科学价值？ 对人类有什么影响？ 本社记者4日就以上问题采访了张清和教授。

如何发现:在“十八般的兵器”中找到“太空台风”

记者:你是怎么发现“太空台风”的痕迹的？

张清和:我们团队长期从事极区空间物理学的研究，为极光等空间物理现象的研究积累了丰富的经验和数据，如何利用月球轨道卫星、电离层卫星和我国北极地面站等多种“利器” 近年来，我们从这些“利器”获取的数万极光图像等数据中寻找“太空台风”等现象的痕迹。

其中，去年8月20日在北极磁极点附近发生台风气旋状，宽度超过1000公里的极光斑引起了我们的观察。 已知极光大多发生在纬度较低的极光椭圆内，磁极点附近的极盖区一般不存在明显的极光。 这次的亮度比极光椭圆内的极光还要强，肯定不是人们日常看到的极光。

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模拟开展了系统研究。 研究表明，这种现象具有与台风非常相似的特征，如圆形等离子对流、零速度的台风眼、圆形磁场扰动、强电子雨等。 因此，我们把这种新发现的现象命名为“太空台风”。

与中国科学院国家空间科学中心王红院士团队合作，利用高分辨率三维磁流体力学模型进行了计算机数值模拟，完美地再现了这一现象及其三维形态，明确了其形成机理。

记者:为什么以前科学家没有注意到？

张清和:科学家曾经注意到太阳、火星、木星、土星低层大气中类似台风的现象，但高层大气中是否存在类似台风的现象还不得而知。

与低层大气的中性粒子环境不同，高层大气(磁性层和电离层)是等离子体(带电粒子)环境，如果台风现象真的存在，则预示着一个非常高效的日地能量耦合过程。

但是，在极端平静的地磁活动条件下，太阳风与地球磁性层的能量耦合非常弱，几乎被忽视，迄今为止很少布局与这些地区相关的地磁活动监测设备。 因为高层大气空之间的浩大、环境恶劣、观测不足、在此之前找不到“太空台风”的身影。

如何形成:初步揭示“太空台风”的形成机理

记者:“太空台风”和低层大气的台风在形成上有什么不同？

张清和:低层大气的台风现象来源于下方的驱动(热带海洋上方潮湿空气体上升引起的潜热通量)，“太空台风”来源于极端平静的星际条件下太阳风和磁性层的相互作用，宇宙中有等离子体和固有的磁场星体

记者:“太空台风”的形成机制是怎么样的？

张清和:在长期极端平静期，由于地球高纬度发生的磁性层和太阳风的相互作用及其演化，北极磁极点上的电离层和磁性层形成了巨大的顺时针旋转的漏斗状磁螺旋结构。 这种结构形成了太阳风带电粒子直接进入地球中的高层大气，地球带电粒子逃逸到磁性层的通道，大大提高了太阳风-磁性层能的耦合效率。

有什么价值:增进新知识，涉及人类实际利益

记者:“太空台风”有那些科学意义吗？

张清和:这项研究表明，在极端平静的地磁条件下，极域仍有可能媲美超磁暴活动时局地剧烈的地磁扰动和能量注入现象，刷新了人们对太阳风-磁性层-电离层耦合过程的认识。

记者:“太空台风”会对人类造成什么样的影响？

张清和:另一方面，“太空台风”带来的极端空之间的天气环境，直接影响相关地区卫星和火箭的正常运行，也可能对相关航线的飞机乘客造成很大的辐射量。

另一方面，“太空台风”直接影响相关地区的卫星通信、导航、超视距雷达的检测等，导致信号急剧紊乱和丢失。

我们将继续研究，找出“太空台风”的相关规则，为合理规避其相关风险、改善通信导航质量尝试建模预报。