我科学家首次揭开“等离子体云块”神秘面纱

    独特的地理位置，使地球南北两极产生许多奇异的自然现象。在极区高空大气中，飘忽不定的“等离子体云块”常常对人类通讯、导航、电力设施和航天系统等造成危害。一个由中国极地研究中心主导的国际合作团队，首次揭开“等离子体云块”的神秘面纱。国际顶级学术期刊《科学》3月29日在线发表了这一研究成果。

 

    太阳时刻喷射着大量能量巨大的“太阳风”高速等离子体，不断撞击着包括地球在内的太阳系所有行星的大气层。地球之所以能免为伤害，是因为拥有天然屏障——全球性磁场。它可以有效阻挡和偏转大多数太阳风带电粒子，防止与地球大气层发生直接相互作用。

 

    据论文第一作者张清和博士介绍，由于极区的恶劣自然环境和观测数据的缺乏，等离子体云块的“身世”一直是个谜，尤其是在恶劣空间天气环境下如何形成和演化，是困扰国际空间天气和通讯导航等领域科学家的一大难题。

 

    该团队分析了大量数据，从中挑选出200多个灾害性空间天气事件加以深入分析，并开展相应的计算机模拟实验。利用国际超级双子极光雷达网和全球定位系统地面接收机的联合观测数据，首次直接观测到2011年9月26日一次强磁暴袭扰地球期间，极区电离层等离子体云块的完整演化过程。研究人员首次发现，磁力线的“相遇与重组”（夜侧磁重联）在等离子体云块演化过程中扮演着重要的“开关”角色。所谓“磁重联”，是太空中常见的一种物理现象，是指当两条磁极方向相反的磁力线无限接近时，分别断开并“重新联结”的物理过程。当夜侧磁重联发生时，携带云块运动的开放磁力线因重联而闭合，相当于“开关”打开；当夜侧磁重联停止时，“开关”关闭。

 

    中国极地研究中心主任杨惠根研究员表示，该成果将为极区电离层建模和空间天气预报提供重要物理依据，具有很高科学价值。