中外團(tuán)隊(duì)“聽(tīng)”到遙遠(yuǎn)太空合聲波
北京航空航天大學(xué)空間與地球科學(xué)學(xué)院曹晉濱院士團(tuán)隊(duì)的劉成明與合作者，首次聆聽(tīng)到遙遠(yuǎn)地球空間發(fā)出的合聲。該工作打破了學(xué)術(shù)界關(guān)于合聲波只能在地球偶極磁場(chǎng)控制的近地區(qū)域出現(xiàn)這一持續(xù)70多年的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，并闡述了合聲波產(chǎn)生的新機(jī)制——非線性波粒相互作用。相關(guān)成果1月23日發(fā)表于《自然》雜志。
地球空間地磁場(chǎng)磁力線就像兩端固定在地球南北磁極區(qū)的琴弦一樣，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)能量進(jìn)入地球磁層空間，并通過(guò)相關(guān)物理過(guò)程撥動(dòng)這些琴弦時(shí)，就會(huì)激發(fā)頻率特征類似于清晨鳥(niǎo)兒的齊鳴合奏的電磁波，科學(xué)界稱之為合聲。通過(guò)近70年的衛(wèi)星觀測(cè)和理論研究，人們對(duì)合聲波已經(jīng)有了較為全面的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)合聲波主要發(fā)生在地球近地空間偶極磁場(chǎng)區(qū)域，但由于相關(guān)空間等離子體物理過(guò)程的復(fù)雜性，直至今日，合聲波的產(chǎn)生和傳播機(jī)制依舊充滿爭(zhēng)議，未有共識(shí)。
由北京航空航天大學(xué)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜、美國(guó)和瑞典同行參加的國(guó)際團(tuán)隊(duì)分析了國(guó)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(guò)16萬(wàn)公里的遙遠(yuǎn)太空發(fā)現(xiàn)了合聲波，并給出非線性波動(dòng)—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(cè)到合聲波的頻率不到100赫茲，處于人類可以聽(tīng)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(tīng)見(jiàn)的‘太空合聲’。”論文第一作者、北京航空航天大學(xué)副教授劉成明說(shuō)，“這段聲音不僅像鳥(niǎo)兒鳴叫，還有些像科幻作品中的太空鯨歌。”
英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士理查德·霍恩教授在評(píng)論文章中指出，新發(fā)現(xiàn)的合聲波是一個(gè)在令人驚訝的區(qū)域出現(xiàn)的令人驚訝的結(jié)果。同時(shí)，首次觀測(cè)到的相空間電子洞，是一個(gè)非凡的發(fā)現(xiàn)。“劉成明等人的工作將加深我們對(duì)合聲波的理解，極大地提高我們對(duì)高能電子輻射帶的預(yù)報(bào)能力。”
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