中國最早的天文社區(qū)網站1小時前
原作：Blaine Friedlander
翻譯：唐佳欣
校對：黃雪妮 游小波
編排：王璞
后臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
原文鏈接：
https://astronomy.com/news/2021/03/space-hurricane-of-whirling-plasma-spotted-above-earths-north-pole
一幅描繪在地球兩極旋轉的太空臺風的藝術創(chuàng)作
圖源：張清和，山東大學
2014年8月20日上午，地球電離層一片寧靜。太陽風平穩(wěn)而悠然，太陽磁場也很穩(wěn)定，不像是會有什么太空氣象。
但忽然就在北極上方數百公里的地方，電離層忽然換了副面孔，產生了大約一千公里寬的巨大的太空臺風——一個在地球上空盤旋了8個小時的等離子旋流。
美國軍事氣象衛(wèi)星捕捉到了這一現象。山東大學的張清和團隊通過“子午工程”的極區(qū)雷達和探測衛(wèi)星也觀測到了“太空臺風”。
來自英國雷丁大學的麥克·洛克伍德（Mike Lockwood）在新聞稿中說：“直到現在我們都沒法確定太空中是否真的有等離子體臺風，因此有如此驚人的觀測結果來證明它的存在是十分不可思議的?！?/p>
“太空臺風”這個名字可不只是一個比喻。
這不僅僅是一個易記的綽號——太空臺風的形成的物理原理實際上和普通的在較低的大氣層中形成的臺風類似，即收集和集中能量。這場太空風暴是由低壓區(qū)域引起的，而這個低壓區(qū)域引起了快速對流。
在地球上，對流過程是由下而上發(fā)生的：來自溫暖海水的熱量推動了水的蒸發(fā)和空氣的上升，將能量傾瀉到大氣中，而這些能量又通過涌入的風集中到一起。
而在太空中，對流能量是由上而下的——這要歸功于地球和太陽的磁場相互作用。
太陽的磁場延伸到太陽系時呈波浪形，我們可以根據地球所在的位置向北或向南對齊磁場。比如在2014年8月，地球周圍太陽磁場的區(qū)域恰好向北對齊。這就意味著太陽磁場由于同極相斥而無法整齊地連接北向對齊的地球磁場，從而導致太空天氣狀況趨于穩(wěn)定。然而，這些條件有時會在極點附近匯聚到一個點上。在那里電子向下傾瀉而電流向上流動，就像臺風中心的對流一樣。
這使得周圍的等離子體開始圍繞對流中心點流動，形成電子的“雨帶”，從而在穩(wěn)定的風眼周圍產生螺旋狀的極光臂。該系統(tǒng)的核是一個開瓶器形狀的磁場，它將來自太空的磁能匯聚到地球的電離層中，并且持續(xù)了八個小時才最終消散。
聽起來很玄妙吧？但其實這是個比較常見的現象。
盡管太空臺風所產生的致命影響不像它在大氣層的親戚——普通臺風那樣嚴重，但被這種太空風暴帶入電離層的高能粒子可能會干擾衛(wèi)星，甚至通過在其上產生更大的阻力來影響衛(wèi)星軌道。
由于這種特殊的風暴是在相對安靜的地磁活動期間爆發(fā)的，研究人員表示，太空臺風可能比我們想象的更為普遍。洛克伍德說：“行星大氣中的等離子體和磁場存在于整個宇宙中，研究結果表明，太空臺風應該是一種普遍的現象?！?/p>
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“太空臺風”在極區(qū)電離層和磁層形成的示意圖
圖源 張清和，山東大學
