我國(guó)科學(xué)家首次揭開“等離子體云塊”神秘面紗

獨(dú)特的地理位置，使地球南北兩極產(chǎn)生許多奇異的自然現(xiàn)象。在極區(qū)高空大氣中，飄忽不定的“等離子體云塊”常常對(duì)人類通訊、導(dǎo)航、電力設(shè)施和航天系統(tǒng)等造成危害。

一個(gè)由中國(guó)極地研究中心主導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，首次揭開“等離子體云塊”的神秘面紗。

國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》3月29日在線發(fā)表了這一研究成果。太陽(yáng)時(shí)刻噴射著大量能量巨大的“太陽(yáng)風(fēng)”高速等離子體，不斷撞擊著包括地球在內(nèi)的太陽(yáng)系所有行星的大氣層。

地球之所以能免為傷害，是因?yàn)閾碛刑烊黄琳稀蛐源艌?chǎng)。它可以有效阻擋和偏轉(zhuǎn)大多數(shù)太陽(yáng)風(fēng)帶電粒子，防止與地球大氣層發(fā)生直接相互作用。

據(jù)論文第一作者張清和博士介紹，由于極區(qū)的惡劣自然環(huán)境和觀測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏，等離子體云塊的“身世”一直是個(gè)謎，尤其是在惡劣空間天氣環(huán)境下如何形成和演化，是困擾國(guó)際空間天氣和通訊導(dǎo)航等領(lǐng)域科學(xué)家的一大難題。

該團(tuán)隊(duì)分析了大量數(shù)據(jù)，從中挑選出200多個(gè)災(zāi)害性空間天氣事件加以深入分析，并開展相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。

利用國(guó)際超級(jí)雙子極光雷達(dá)網(wǎng)和全球定位系統(tǒng)地面接收機(jī)的聯(lián)合觀測(cè)數(shù)據(jù)，首次直接觀測(cè)到2011年9月26日一次強(qiáng)磁暴襲擾地球期間，極區(qū)電離層等離子體云塊的完整演化過程。

研究人員首次發(fā)現(xiàn)，磁力線的“相遇與重組”（夜側(cè)磁重聯(lián)）在等離子體云塊演化過程中扮演著重要的“開關(guān)”角色。所謂“磁重聯(lián)”，是太空中常見的一種物理現(xiàn)象，是指當(dāng)兩條磁極方向相反的磁力線無(wú)限接近時(shí)，分別斷開并“重新聯(lián)結(jié)”的物理過程。

當(dāng)夜側(cè)磁重聯(lián)發(fā)生時(shí)，攜帶云塊運(yùn)動(dòng)的開放磁力線因重聯(lián)而閉合，相當(dāng)于“開關(guān)”打開；當(dāng)夜側(cè)磁重聯(lián)停止時(shí)，“開關(guān)”關(guān)閉。

中國(guó)極地研究中心主任楊惠根研究員表示，該成果將為極區(qū)電離層建模和空間天氣預(yù)報(bào)提供重要物理依據(jù)，具有很高科學(xué)價(jià)值。