太空飓风
太空飓风（英语：Space hurricane）是指在周边环境极其平静的条件下发生在地球极地电离层上方，类似漏斗般的巨型螺旋状磁暴[1][2]。此种现象与北极光相关，原因在于漏斗式风暴中的电子沉淀产生出巨大的气旋状极光[1][3]。科学家相信它们只会发生在具磁场行星的极地地区[4]。
地球上的飓风（热带气旋）是由雷暴和地球自转产生的角动量，在大气中形成并从海洋表面吸收能量的风暴，而太空飓风则是由等离子体与磁场的相互作用形成，并从不断吹来地球的太阳风中吸取能量。
特性
[编辑]太空飓风由等离子体和极其炽热且以极高速度（转速高达7,560公里每小时）旋转的电离气体组成。在2020年，研究人员利用2014年8月20日的观测结果，辨认到一场直径达1000公里，在北极上空发生的大型太空飓风，其底部位于约110-860公里的电离层，中心点大致位于地磁北极上空[1][5]。太空飓风的特征是具有多条旋臂的气旋状极光斑，其能量和通量大量快速沉积至极地的电离层，中心（相当于普通飓风的风眼）的水平流由于电子沉淀和剧烈的环状等离子体涡量而为零，且拥有一个从负到正的磁偶极结构。该风暴从电离层沿着地磁场线向上延伸，并覆盖了大部分的北半球昼侧极地磁层[3]。
除此之外，太空飓风有着多条旋臂，与传统飓风相似的是，该风暴也以逆时针的方式旋转[1][2]。在被旋转的等离子体包围的“风眼”中，有一个持续存在、散发出由沉淀电子引起且向上飘升的场沿电流的极光斑[6][7]。大型等离子体风暴下的不是水，而是电子[4]，风暴下方生成的巨型气旋状极光便是由电子雨造成[3]。与在混乱情况下生成的常规性太空天气不同，太空飓风是在非常平静的地磁条件下观察到的，当时太阳风的流动很慢，行星际磁场亦指向北方，而传统的地磁风暴需要强烈的南方走向来驱动。这为底层大气中的飓风提供了进一步的类比，一位Accuweather的气象学家指出，普通飓风需要吸收存在于高空的微风才能生成[7]。
影响
[编辑]学者指出与太空飓风相关的电子沉淀可能会扰乱GPS卫星、无线电系统和雷达，还可能加大附近任何卫星的空气阻力[4][5][6]，甚至改变低空范围任何大小的太空垃圾的轨道，这对近地轨道上的太空飞行器来说无疑是一个越来越大的风险[1]。然而除了这些潜在的太空天气影响之外，太空飓风预计对地球的影响不大[6]。
发现
[编辑]太空飓风这一现象为由中国山东大学的一组研究人员发现，他们在2014年8月20日观察了北极地区上空的风暴，然后在2021年确立其性质[1][3][4]。除了中国人外，研究团队还包括来自美国、英国和挪威的科学家[8]。该团队在太阳和地磁活动较低的时期观察了太空飓风8小时，直至其逐渐消散[2]。这是人类第一次在高层大气中观测到此类似飓风的风暴，之前并不确定它们是否存在[3][5]。研究人员认为，太空飓风可能相对地在太阳系及其他地区的具磁场行星上常见[2][5]。
参见
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参考资料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Qing-He Zhang; Yong-Liang Zhang; Chi Wong; Kjellmar Oksavik; Larry R. Lyons; Michael Lockwood; Hui-Gen Yang; Bin-Bin Tang; Jøran Idar Moen; Zan-Yang Xing; Yu-Zhang Ma; Xiang-Yu Wang; Ya-Fei Ning; Li-Dong Xia. A space hurricane over the Earth’s polar ionosphere. Nature Communications (Springer Nature Limited). 22 February 2021, 12 (1207) [2022-03-13]. doi:10.1038/s41467-021-21459-y
. （原始内容存档于2021-03-04）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Researchers Observe ‘Space Hurricane’ in Earth’s Ionosphere. Sci-News. 2 March 2021 [3 March 2021]. （原始内容存档于2022-03-19）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Michelle Starr. For The First Time, A 'Space Hurricane' Has Been Detected Over The North Pole. Sciencealert. 3 March 2021 [3 March 2021]. （原始内容存档于2022-03-31）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Doyle Rice. A 'space hurricane' hovered above the North Pole for about 8 hours, study says. USA Today. 3 March 2021 [3 March 2021]. （原始内容存档于2022-03-19）.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 Aylin Woodward. Scientists spotted a 'space hurricane' swirling above the magnetic north pole. It was raining charged solar particles.. Business Insider. 3 March 2021 [5 March 2021]. （原始内容存档于2022-06-11）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Brandon Specktor. First-ever 'space hurricane' detected over the North Pole. Live Science. 4 March 2021 [5 March 2021]. （原始内容存档于2022-03-02）.
- ^ 7.0 7.1 Adriana Navarro. Scientists reveal first-ever evidence of a ‘space hurricane’. Accuweather. 3 March 2021 [5 March 2021]. （原始内容存档于2022-05-31）.
- ^ New Planetary Phenomenon Alert: ‘Space Hurricane’ Detected for the First Time Over North Pole. The Weather Company. 3 March 2021 [5 March 2021]. （原始内容存档于2022-03-19）.
