太空颶風
太空颶風（英語：Space hurricane）是指在周邊環境極其平靜的條件下發生在地球極地電離層上方，類似漏斗般的巨型螺旋狀磁暴[1][2]。此種現象與北極光相關，原因在於漏斗式風暴中的電子沉澱產生出巨大的氣旋狀極光[1][3]。科學家相信它們只會發生在具磁場行星的極地地區[4]。
地球上的颶風（熱帶氣旋）是由雷暴和地球自轉產生的角動量，在大氣中形成並從海洋表面吸收能量的風暴，而太空颶風則是由等離子體與磁場的相互作用形成，並從不斷吹來地球的太陽風中吸取能量。
特性
太空颶風由等離子體和極其熾熱且以極高速度（轉速高達7,560公里每小時）旋轉的電離氣體組成。在2020年，研究人員利用2014年8月20日的觀測結果，辨認到一場直徑達1000公里，在北極上空發生的大型太空颶風，其底部位於約110-860公里的電離層，中心點大致位於地磁北極上空[1][5]。太空颶風的特徵是具有多條旋臂的氣旋狀極光斑，其能量和通量大量快速沉積至極地的電離層，中心（相當於普通颶風的風眼）的水平流由於電子沉澱和劇烈的環狀等離子體渦量而為零，且擁有一個從負到正的磁偶極結構。該風暴從電離層沿着地磁場線向上延伸，並覆蓋了大部分的北半球晝側極地磁層[3]。
除此之外，太空颶風有着多條旋臂，與傳統颶風相似的是，該風暴也以逆時針的方式旋轉[1][2]。在被旋轉的等離子體包圍的「風眼」中，有一個持續存在、散發出由沉澱電子引起且向上飄升的場沿電流的極光斑[6][7]。大型等離子體風暴下的不是水，而是電子[4]，風暴下方生成的巨型氣旋狀極光便是由電子雨造成[3]。與在混亂情況下生成的常規性太空天氣不同，太空颶風是在非常平靜的地磁條件下觀察到的，當時太陽風的流動很慢，行星際磁場亦指向北方，而傳統的地磁風暴需要強烈的南方走向來驅動。這為底層大氣中的颶風提供了進一步的類比，一位Accuweather的氣象學家指出，普通颶風需要吸收存在於高空的微風才能生成[7]。
影響
學者指出與太空颶風相關的電子沉澱可能會擾亂GPS衛星、無線電系統和雷達，還可能加大附近任何衛星的空氣阻力[4][5][6]，甚至改變低空範圍任何大小的太空垃圾的軌道，這對近地軌道上的太空飛行器來說無疑是一個越來越大的風險[1]。然而除了這些潛在的太空天氣影響之外，太空颶風預計對地球的影響不大[6]。
發現
太空颶風這一現象為由中國山東大學的一組研究人員發現，他們在2014年8月20日觀察了北極地區上空的風暴，然後在2021年確立其性質[1][3][4]。除了中國人外，研究團隊還包括來自美國、英國和挪威的科學家[8]。該團隊在太陽和地磁活動較低的時期觀察了太空颶風8小時，直至其逐漸消散[2]。這是人類第一次在高層大氣中觀測到此類似颶風的風暴，之前並不確定它們是否存在[3][5]。研究人員認為，太空颶風可能相對地在太陽系及其他地區的具磁場行星上常見[2][5]。
參見
參考資料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Qing-He Zhang; Yong-Liang Zhang; Chi Wong; Kjellmar Oksavik; Larry R. Lyons; Michael Lockwood; Hui-Gen Yang; Bin-Bin Tang; Jøran Idar Moen; Zan-Yang Xing; Yu-Zhang Ma; Xiang-Yu Wang; Ya-Fei Ning; Li-Dong Xia. A space hurricane over the Earth’s polar ionosphere. Nature Communications (Springer Nature Limited). 22 February 2021, 12 (1207) [2022-03-13]. doi:10.1038/s41467-021-21459-y
. （原始內容存檔於2021-03-04）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Researchers Observe ‘Space Hurricane’ in Earth’s Ionosphere. Sci-News. 2 March 2021 [3 March 2021]. （原始內容存檔於2022-03-19）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Michelle Starr. For The First Time, A 'Space Hurricane' Has Been Detected Over The North Pole. Sciencealert. 3 March 2021 [3 March 2021]. （原始內容存檔於2022-03-31）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Doyle Rice. A 'space hurricane' hovered above the North Pole for about 8 hours, study says. USA Today. 3 March 2021 [3 March 2021]. （原始內容存檔於2022-03-19）.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 Aylin Woodward. Scientists spotted a 'space hurricane' swirling above the magnetic north pole. It was raining charged solar particles.. Business Insider. 3 March 2021 [5 March 2021]. （原始內容存檔於2022-06-11）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Brandon Specktor. First-ever 'space hurricane' detected over the North Pole. Live Science. 4 March 2021 [5 March 2021]. （原始內容存檔於2022-03-02）.
- ^ 7.0 7.1 Adriana Navarro. Scientists reveal first-ever evidence of a ‘space hurricane’. Accuweather. 3 March 2021 [5 March 2021]. （原始內容存檔於2022-05-31）.
- ^ New Planetary Phenomenon Alert: ‘Space Hurricane’ Detected for the First Time Over North Pole. The Weather Company. 3 March 2021 [5 March 2021]. （原始內容存檔於2022-03-19）.
