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"空间波" - 理解空间天气的关键？

时间：2023-05-09 09:49:43 来源：cnBeta 发布者：DN032

据安博瑞德航空大学的研究人员称，对"空间波"的新理解可能会带来更精确的空间天气预报，并为在辐射带中航行的卫星提供更安全的导航。该小组最近的研究结果发表在《自然通讯》杂志上，证明了地球磁倾角的波动，它随季节和每天的变化而变化，面向或远离太阳，可以引发大波长的空间波的变化。

这些被称为开尔文-亥姆霍兹波的断裂波，发生在太阳风和地球磁屏蔽的边界。研究人员报告说，这些波在春季和秋季前后发生的频率要高得多，而夏季和冬季前后的波活动则很差。

当等离子体或太阳风以每小时100万英里的速度从太阳流出时，它将能量、质量和动量推向地球的磁屏蔽。它还会激起空间波。

快速移动的太阳风不能直接穿过地球的磁屏蔽，所以它沿着磁层奔腾，推动开尔文-亥姆霍兹波，其巨大的波峰高达15000公里，长达40000公里。

"通过这些波，太阳风等离子体粒子可以传播到磁层，导致高能粒子辐射带通量的变化--危险的辐射区域--可能会影响宇航员的安全和卫星通信，"安布里-里德尔大学的副研究员、该论文的第一作者Shiva Kavosi博士说。"在地面上，这些事件可以影响电网和全球定位系统。"

Kavosi指出，描述空间波的特性和导致它们加剧的机制是理解和预报空间天气的关键："空间天气事件代表着一个越来越大的威胁，然而在许多情况下，我们并不了解到底是什么在控制它。我们在理解空间天气扰动背后的机制方面所能取得的任何进展都将提高我们提供预测和警告的能力。"

在试图了解地磁活动的季节性和昼夜变化的原因时，该领域的研究人员已经提出了几个不同的假设。例如，1973年首次描述的Russell-McPherron(R-M)效应，解释了为什么极光在春季和秋季更频繁、更明亮，其依据是地球的偶极倾斜和太阳赤道附近的小磁场的相互作用。

"我们还没有得到所有的答案，"安布里-里德尔大学物理学教授兼空间和大气研究中心副主任Katariina Nykyri博士说，"但是我们的观察显示，R-M效应不是地磁活动季节性变化的唯一解释。基于地球偶极倾斜的春分驱动的事件和R-M效应可能同时运作。"

Nykyri补充说，在未来，太阳风和磁层中的航天器星座可以更充分地解释空间天气现象的复杂、多尺度物理学。"她说："这样一个系统将允许对空间天气发出高级警告，以通知火箭发射和电网的运营商。Kavosi

《自然通讯》的论文得出结论："KH波活动表现出季节性和昼夜变化，表明偶极倾斜在调节跨越磁层顶的KHI方面起着关键作用，是时间的函数。"