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我國科學家在北極黃河站發現並命名「喉區極光」

(圖片來源於網路)

記者從27日在滬召開的國家海洋局極地科學重點實驗室年度學委會會議上獲悉,經過在北極黃河站長達十多年觀測研究,極地研究中心韓德勝研究員等極地科學家首次發現並命名「喉區極光」。相關研究成果對提高空間天氣預報能力具有重要意義。《美國地球物理學報》(JGR)先後兩次作為封面文章刊登。

極光是帶電粒子從外層空間疾馳而來,猛烈衝擊著地球南北極高空的稀薄大氣層,將大氣分子激發到高能級,發出的一種耀眼可見光,是地球上人類唯一能用肉眼可見的空間物理現象。

在南北極地區,極光常常發生在磁緯75度左右的一個環狀區域,科學家們將這個極光環稱為「極光卵」。「極光卵」又分為朝向太陽(日側)和背向太陽(夜側)兩個部分。「日側極光」是太陽拋射出來的帶電粒子(太陽風)與地球磁場直接作用的結果,可用來研究太陽風與磁層之間物質與能量交換過程。而這正是空間物理研究的一個關鍵問題。

但在地球上,想親眼目睹「日側極光」的「芳容」並不容易。這是因為一旦有太陽光,「日側極光」就「隱身」。加之地球自轉軸與地磁軸存在角度差,北極地區陸地稀少。在北半球,挪威北部的斯瓦爾巴島及周邊地區的極夜期間,是觀測「日側極光」的「窗口期」。

的北極黃河站坐落於斯瓦爾巴島。自2003年以來,在黃河站架設了全天空多波段極光成像觀測系統。在每年的極夜期間,越冬隊員堅持開展「日測極光」高解析度的長期連續觀測,積累了大量的第一手觀測數據。

曾經三次到北極黃河站執行越冬極光觀測任務的韓德勝,將自己觀測到的極光過程與歷年來黃河站積累的大量觀測數據緊密結合,對「日側彌散極光」進行深入系統科學研究,首次發現並命名了一種新的極光形態——「喉區極光」。

「我們觀測研究發現:日側彌散極光可以分為有結構和無結構兩類。有結構彌散極光主要發生在正午附近,其形態包括塊狀、條帶狀、不規則狀。條帶狀彌散極光只在正午附近出現,其走向沿電離層對流方向分佈。」韓德勝說。

「當條帶狀彌散極光由低緯向高緯延伸並與極光卵接觸后,就會在極光卵低緯側出現一種沿南北向分佈的分立極光結構。這種特殊的極光結構,只發生在電離層對流喉區附近,因此我們將其命名為『喉區極光』」。

經進一步研究,科學家發現:按天算,「喉區極光」的發生率超過50%,這說明「喉區極光」是一種常發現象,其產生與磁層內部、外部過程以及磁重聯同時存在相關性。今後,通過對地面極光的監測,有望實現對相關空間效應的量化理解。將這些效應參數化並輸入空間天氣預報模型,就可以提高空間天氣預測的預報能力。

韓德勝表示,今後將圍繞「喉區極光」產生機理、對應的磁層頂變形等一系列新課題展開深入研究,最終建立一套原創的「喉區極光」科學模型,在極地科學相關研究中作出科研人員的貢獻。

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