首次揭開“等離子體雲塊”神秘面紗

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/tech/2013-03/31/c_124521637.htm

來源： 新民晚報
　　太陽常年慷慨贈與地球的“禮物”，除了溫暖的、明亮的陽光，還有神秘、危險的“太陽風”，壯觀的極光便是其“傑作”，飄忽不定，會給人類通訊、導航和供電制造麻煩的極區高空等離子體雲塊也是它一手造成的。一支由中國極地研究中心主導的國際合作團隊，首次揭開了“等離子體雲塊”的神秘面紗。國際頂級學術雜志《科學》（Science）北京時間今天淩晨在線發表了這一研究成果。

　　由上海科學家領銜的這支科研團隊直接觀測到了一次強磁暴襲擾地球期間，極區電離層“等離子體雲塊”的完整演化過程，並揭示了其中的關鍵“開關”——一種名為“夜側磁重聯”的物理過程。這一發現可應用于空間天氣預報，為提高和改善通訊、導航精度提供觀測和理論支持。

　　太陽，不僅照亮了整個太陽係，還無時無刻不在朝四面八方噴射名為“太陽風”的高速等離子體。這種等離子體，攜帶著巨大的能量和大量的粒子，不斷撞擊著包括地球在內的太陽係所有行星的大氣層。地球之所以能不被這些天外來客般的高能粒子傷害，是因為它擁有天然屏障——全球性磁場，可以有效地阻擋和偏轉大多數太陽風帶電粒子，並防止這些帶電粒子與地球大氣層發生直接相互作用。

　　據論文第一作者張清和博士介紹，由于極區的惡劣自然環境和觀測數據的缺乏，等離子體雲塊的“身世”一直是個謎，尤其是在惡劣空間天氣環境下如何形成和演化，是困擾國際空間天氣和通訊導航等領域科學家的一大難題。近年來，為弄清等離子體雲塊的形成機制，國際上開展了眾多的地面多設備聯合觀測會戰，但此前未實現全面、完整的觀測。

　　他和他的合作研究團隊分析研究了多年的多手段觀測數據，並從中挑選出了200多個災害性空間天氣事件加以深入分析，同時開展相應的計算機模擬實驗。利用國際超級雙子極光雷達網（SuperDARN）和全球定位係統（GPS）地面接收機的聯合觀測數據，該團隊首次直接觀測到2011年9月26日一次強磁暴襲擾地球期間，極區電離層等離子體雲塊的完整演化過程。經過進一步的理論研究，研究人員首次發現，磁力線的“相遇與重組”(夜側磁重聯)在等離子體雲塊演化過程中扮演著重要的“開關”角色。所謂“磁重聯”，是太空中非常常見的一種物理現象，是指當兩條磁極方向相反的磁力線無限接近時，兩條磁力線分別斷開並“重新聯結”的物理過程。當夜側磁重聯發生時，攜帶雲塊運動的開放磁力線因重聯而閉合，相當于“開關”打開；當夜側磁重聯停止時，“開關”關閉。