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我国科学家在北极黄河站发现并命名“喉区极光”

2017-04-28 14:41 来源: 新华社

记者从27日在沪召开的国家海洋局极地科学重点实验室年度学委会会议上获悉,经过在北极黄河站长达十多年观测研究,中国极地研究中心韩德胜研究员等中国极地科学家首次发现并命名“喉区极光”。相关研究成果对提高空间天气预报能力具有重要意义。《美国地球物理学报》(JGR)先后两次作为封面文章刊登。

极光是带电粒子从外层空间疾驰而来,猛烈冲击着地球南北极高空的稀薄大气层,将大气分子激发到高能级,发出的一种耀眼可见光,是地球上人类唯一能用肉眼可见的空间物理现象。

在南北极地区,极光常常发生在磁纬75度左右的一个环状区域,科学家们将这个极光环称为“极光卵”。“极光卵”又分为朝向太阳(日侧)和背向太阳(夜侧)两个部分。“日侧极光”是太阳抛射出来的带电粒子(太阳风)与地球磁场直接作用的结果,可用来研究太阳风与磁层之间物质与能量交换过程。而这正是空间物理研究的一个关键问题。

但在地球上,想亲眼目睹“日侧极光”的“芳容”并不容易。这是因为一旦有太阳光,“日侧极光”就“隐身”。加之地球自转轴与地磁轴存在角度差,北极地区陆地稀少。在北半球,挪威北部的斯瓦尔巴岛及周边地区的极夜期间,是观测“日侧极光”的“窗口期”。

我国的北极黄河站坐落于斯瓦尔巴岛。自2003年以来,我国在黄河站架设了全天空多波段极光成像观测系统。在每年的极夜期间,我国越冬队员坚持开展“日测极光”高分辨率的长期连续观测,积累了大量的第一手观测数据。

曾经三次到北极黄河站执行越冬极光观测任务的韩德胜,将自己观测到的极光过程与历年来黄河站积累的大量观测数据紧密结合,对“日侧弥散极光”进行深入系统科学研究,首次发现并命名了一种新的极光形态——“喉区极光”。

“我们观测研究发现:日侧弥散极光可以分为有结构和无结构两类。有结构弥散极光主要发生在正午附近,其形态包括块状、条带状、不规则状。条带状弥散极光只在正午附近出现,其走向沿电离层对流方向分布。”韩德胜说。

“当条带状弥散极光由低纬向高纬延伸并与极光卵接触后,就会在极光卵低纬侧出现一种沿南北向分布的分立极光结构。这种特殊的极光结构,只发生在电离层对流喉区附近,因此我们将其命名为‘喉区极光’”。

经进一步研究,科学家发现:按天算,“喉区极光”的发生率超过50%,这说明“喉区极光”是一种常发现象,其产生与磁层内部、外部过程以及磁重联同时存在相关性。今后,通过对地面极光的监测,有望实现对相关空间效应的量化理解。将这些效应参数化并输入空间天气预报模型,就可以提高空间天气预测的预报能力。

韩德胜表示,今后将围绕“喉区极光”产生机理、对应的磁层顶变形等一系列新课题展开深入研究,最终建立一套中国原创的“喉区极光”科学模型,在极地科学相关研究中作出中国科研人员的贡献。

 

 

作者: 张建松   [责任编辑: 吕芮光]
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