中外團隊“聽”到遙遠太空合聲波
地球空間地磁場磁力線就像兩端固定在地球南北磁極區(qū)的琴弦一樣,當太陽風能量進入地球磁層空間,并通過相關(guān)物理過程撥動這些琴弦時,就會激發(fā)頻率特征類似于清晨鳥兒的齊鳴合奏的電磁波,科學界稱之為合聲。通過近70年的衛(wèi)星觀測和理論研究,人們對合聲波已經(jīng)有了較為全面的認識,發(fā)現(xiàn)合聲波主要發(fā)生在地球近地空間偶極磁場區(qū)域,但由于相關(guān)空間等離子體物理過程的復雜性,直至今日,合聲波的產(chǎn)生和傳播機制依舊充滿爭議,未有共識。
由北京航空航天大學團隊領(lǐng)銜、美國和瑞典同行參加的國際團隊分析了國際地球磁層多尺度衛(wèi)星(MMS)數(shù)年收集的海量數(shù)據(jù),首次在距離地球超過16萬公里的遙遠太空發(fā)現(xiàn)了合聲波,并給出非線性波動—粒子相互作用是這種合聲波發(fā)生原因的理論解釋。
“我們觀測到合聲波的頻率不到100赫茲,處于人類可以聽到的聲波頻率范圍,轉(zhuǎn)化為音頻輸出后,就得到一段能被我們聽見的‘太空合聲’。”論文第一作者、北京航空航天大學副教授劉成明說,“這段聲音不僅像鳥兒鳴叫,還有些像科幻作品中的太空鯨歌。”
英國皇家學會院士理查德·霍恩教授在評論文章中指出,新發(fā)現(xiàn)的合聲波是一個在令人驚訝的區(qū)域出現(xiàn)的令人驚訝的結(jié)果。同時,首次觀測到的相空間電子洞,是一個非凡的發(fā)現(xiàn)。“劉成明等人的工作將加深我們對合聲波的理解,極大地提高我們對高能電子輻射帶的預報能力。”
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