世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

原标题:世界首次发现!来听距离地球16万公里的“太空合声”

地球磁力线像琴弦一样被宇宙空间带电粒子拨动,会发出什么样的声音?

来自北京航空航天大学的科研团队日前发布了一项最新的研究成果,他们在世界上首次发现了距离地球16万公里处遥远太空的“太空合”,并发现了全新的合声波产生机制,突破了全球科学界在太空合声波研究领域延续70多年的传统认知。

北航团队首次发现遥远空间的“太空合声”

专家介绍,“太空合声”学名为合声波,是一种电磁波。传统观点认为它的产生与地球磁场有关,如果将地球磁场的磁力线想象为两端固定在地球南北磁极区的琴弦,当太阳风的能量到达地球时,与地球磁场相互作用,就激发出频率特征类似于清晨鸟儿的齐鸣合奏声的电磁波。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

中国科学院院士北京航空航天大学空间与地球科学学院院长曹晋滨:太空合声就是空间中的一种低频的电磁波,它的频率可以从一百赫兹到几千赫兹。因为它的频谱特征,跟我们平常在地面上听的鸟鸣合声的频谱特征很相像,所以我们把它叫太空合声。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

自20世纪50年代以来,全球与空间探索有关的科学家对合声波进行了大量观测研究,认为合声波主要发生在近地空间的地球偶极磁场区域。

北航科研团队利用一个科学探测器数年收集的海量数据,首次发现了距离地球16万公里处的合声波,同时还发现了全新的合声波产生机制,突破了全球科学界延续70多年的传统认知。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

北京航空航天大学空间与地球科学学院副教授刘成明:七十年来大家认为这个波只能存在于近地空间,在地球偶极磁场区里面,只能存在同步轨道附近这个区域,就没有人去想过这个波能不能在更远的地方,因为这个认识已经很久了,根深蒂固了。

“杀手电子”制造者的神秘面纱尚待揭开

北航科研团队的这一发现在全球学术界引起了高度关注,然而合声波,这种被科学家们赋予美好想象的太空自然现象,至今科学家们仍没有完全摸清它产生和传播的机制

专家介绍,合声波作为地球和行星空间等离子体中幅值最强的电磁波动之一,具有能够将电子加速到接近光速的能量,一旦被加速,这些高能电子就变成了“杀手电子”,严重危害航天器稳定运行和航天员健康安全。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

北京航空航天大学空间与地球科学学院副教授刘成明:它不仅造成很大影响,甚至有时候可能会是致命性的。只需要很短的空间尺度,非常小的一段合声波,就会在几秒内,甚至零点几秒内,把电子加速,加速到很多很多数量级。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

然而,这个来自太空的“杀手电子”制造者,却始终蒙着神秘的面纱,时至今日,科学界也没能全面掌握合声波的产生和传播机制。

这次北航研究团队通过观测,证实了合声波不仅在近地空间存在,在远离地球的非偶极磁场区域同样也能存在的理论依据,离掀开合声波的神秘面纱又近了一步。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

中国科学院院士北京航空航天大学空间与地球科学学院院长曹晋滨:我们利用卫星的观测数据,包括粒子的、电磁场的观测数据,提出了一个非线性波粒相互作用的物理过程,圆满地解释了在16万公里、距离地球比较遥远的非偶极磁场控制的区域,这个合声波的产生机制。

深入研究“合声”为太空探索保驾护航

由于合声波产生的高能粒子,能够给人造航天器带来严重毁伤效果,对人造卫星、航天发射以及载人航天来说是巨大的威胁,因此,深入研究和了解合声波,对于保护人类航天活动具有十分重要的实际意义

在人类迈向太空的进程中,高能粒子无时无刻不在影响和威胁着人造航天器,2003年10月,在由太阳活动引起的空间天气灾害事件中,地球空间高能粒子辐射通量急剧增长,造成了国际上多颗重要的科学研究卫星受到不同程度损坏甚至报废,我国1990年发射的风云一号B卫星也是受到高能粒子影响提前报废。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

随着高能粒子对航天器所造成的威胁日益凸显,在全球所有航天大国的空间天气预测系统中,合声波都是重要内容。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

中国科学院院士北京航空航天大学空间与地球科学学院院长曹晋滨:我们通过研究合声波是怎么产生的,怎么加速高能电子的,我们就可以对高能电子辐射带的演化进行提前预报,就可以减免对卫星的损害。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

除了危害之外,合声波还给地球带来诸多影响,其中,地球两极壮观美丽的脉动极光,就与合声波有着直接的关系。

世界首次发现!距离地球16万公里的“太空合声”

中国科学院院士北京航空航天大学空间与地球科学学院院长曹晋滨:因为合声波通过跟电子共振可以加速,但满足一定的条件以后,它也可以散射电子。散射电子沿地球磁力线往两极走,撞击到极区高层大气的分子就会产生极光。

目前,北航科研团队的相关论文已经在国际知名学术期刊《自然》发表,国际同行专家评价,这项研究增强了我们对合声波的理解,这将极大地提高我们对空间天气的预报能力。

责任编辑:路子康 CN078

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