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子午工程助力“太空臺風”的發現

文章來源: | 發布時間:2021-03-09 | 【打印】【關閉】
  近日,空間環境地基綜合監測網(子午工程二期)建設團隊之一——山東大學空間科學研究院張清和教授以其領導的國際研究團隊與中國科學院國家空間科學中心(以下簡稱“空間中心”)王赤院士團隊合作,首次在北極上空發現了類似臺風的“太空臺風”,這一成果發表于《Nature Communications》,并被《Nature》選為研究亮點。
  研究團隊發現 “太空臺風”源于太陽風-磁層耦合作用。在長時間極端地磁平靜和行星際磁場北向,在地球磁層的高緯尾瓣處持續地發生的尾瓣磁重聯過程,促使在北極磁極點上方的磁層與電離層之間形成了一個巨大的順時針旋轉的漏斗形磁螺旋結構。這個結構形成了太陽風帶電粒子直接進入地球中高層大氣、地球帶電粒子逃逸至磁層的通道,極大提升了太陽風-磁層能量的耦合效率。這說明即使在極端平靜地磁條件下,極區仍可能存在堪比超級磁暴活動時的局地劇烈地磁擾動和能量注入現象,更新了人們對太陽風-磁層-電離層耦合過程的認識。
  我國子午工程南極中山站高頻雷達在該研究中發揮了重要的支撐作用。在研究過程中,子午工程南極中山站高頻雷達及其它南北半球極區廣覆蓋的超級雙子極光雷達網(SuperDARN)聯合提供了全球極區電離層大尺度對流的觀測,為探究 “太空臺風”的對流特征提供了觀測依據,也為該現象的南北極半球不共軛特征提供了觀測支撐。
  由中國極地研究中心負責建設的子午工程南極中山站高頻雷達建成于2010年,并于當年加盟了國際超級雙子極光雷達網(SuperDARN)國際組織,且與所有SuperDARN雷達實現了數據的準實時共享。與此同時,子午工程二期將在我國和南北極地區建設包括三站式高頻雷達在內的192臺設備,開展多臺站、鏈網式、多要素和多手段的空間環境監測,這將對了解“太空臺風”等空間環境中的災害性空間天氣的變化規律,促進對地球空間系統和多圈層耦合研究,提升我國空間天氣領域的原創性科學研究能力發揮重要作用。
  (供稿:空間中心、山東大學)

  圖一:太空臺風示意圖

  圖二:太空臺風的形成機理示意圖

  圖三:子午工程南極中山站高頻雷達
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