太空飓风

✍ dations ◷ 2025-02-28 13:08:15 #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。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(英语:Electron precipitation)产生出巨大的气旋状极光。科学家相信它们只会发生在具磁场行星的极地地区。

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。

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。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(英语:Electron precipitation)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(英语:magnetic dipole)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。

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。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。大型等离子体风暴下的不是水,而是电子,风暴下方生成的巨型气旋状极光便是由电子雨造成。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。

学者指出与太空飓风相关的电子沉淀(英语:Electron precipitation)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,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。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。

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。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。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。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。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。

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