台风一般发生在地球大气中最接近地面的对流层中,它的出现往往给人带来巨大威胁。那么,在地球或其他行星的高层大气中,有没有类似的台风现象呢?
2021年,我国科学家首次在地球极区电离层与磁层发现了类似台风的现象,并将其命名为太空台风。
太空台风与低层大气台风有一些共同点,但也有许多不同之处。太空台风的形状像一个漏斗,它和低层大气台风一样,有着台风眼和“旋转的手臂”,还都有“降水”环节。但不同于低层大气台风向地面降水降雨,太空台风的“降水”是向高层大气传输高能粒子—极光。
太空台风和低层大气台风形成的原因也完全不同。低层大气台风源于热带海洋上方的暖湿空气上升造成的潜热通量;而太空台风则源于极端平静的行星际条件下太阳风与磁层的相互作用,它可能是宇宙中有等离
子体和固有磁场的星体的
普遍现象。
研究人员还通过进一步观测与模拟对比分析,揭示了太空台风的形成机制。在长时间极端平静期内,发生在地球高纬度的磁层与太阳风相互作用及演化,促使在北极磁极点上方的电离层与磁层形成一个巨大的顺时针旋转的漏斗形磁螺旋结构。这个结构形成了太阳风带电粒子直接进入地球中高层大气、地球带电粒子逃逸至磁层的通道,极大提升了太阳风—磁层能量的耦合效率。
太空台风甚至还会影响卫星和火箭的正常运行。因为在太空台风出现时往往伴随着高能电子的沉降,这些电子会对大气层起到加热作用,造成大气层局部膨胀、密度升高,因此
卫星、火箭等在途经相应区域时,其运行轨道也会随之“变形”,并且伴有信号扰动甚至丢失的发生。
国际上通常用编号来监测卫星的运行,但如果碰上太空台风,卫星的运行轨道发生变化,监测就会失灵。甚至,有些时候,太空台风还会给相关飞机航线上的乘客带来较大的辐射。
(姚 旺)