太空台风已至，牧夫天文提醒您，板凳瓜子准备好~
原作：Blaine Friedlander
翻译：唐佳欣
校对：黄雪妮 游小波
编排：王璞
后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
原文链接：
https://astronomy.com/news/2021/03/space-hurricane-of-whirling-plasma-spotted-above-earths-north-pole
一幅描绘在地球两极旋转的太空台风的艺术创作
图源：张清和，山东大学
2014年8月20日上午，地球电离层一片宁静。太阳风平稳而悠然，太阳磁场也很稳定，不像是会有什么太空气象。
但忽然就在北极上方数百公里的地方，电离层忽然换了副面孔，产生了大约一千公里宽的巨大的太空台风——一个在地球上空盘旋了8个小时的等离子旋流。
美国军事气象卫星捕捉到了这一现象。山东大学的张清和团队通过“子午工程”的极区雷达和探测卫星也观测到了“太空台风”。
来自英国雷丁大学的麦克·洛克伍德（Mike Lockwood）在新闻稿中说：“直到现在我们都没法确定太空中是否真的有等离子体台风，因此有如此惊人的观测结果来证明它的存在是十分不可思议的。”
“太空台风”这个名字可不只是一个比喻。
这不仅仅是一个易记的绰号——太空台风的形成的物理原理实际上和普通的在较低的大气层中形成的台风类似，即收集和集中能量。这场太空风暴是由低压区域引起的，而这个低压区域引起了快速对流。
在地球上，对流过程是由下而上发生的：来自温暖海水的热量推动了水的蒸发和空气的上升，将能量倾泻到大气中，而这些能量又通过涌入的风集中到一起。
而在太空中，对流能量是由上而下的——这要归功于地球和太阳的磁场相互作用。
太阳的磁场延伸到太阳系时呈波浪形，我们可以根据地球所在的位置向北或向南对齐磁场。比如在2014年8月，地球周围太阳磁场的区域恰好向北对齐。这就意味着太阳磁场由于同极相斥而无法整齐地连接北向对齐的地球磁场，从而导致太空天气状况趋于稳定。然而，这些条件有时会在极点附近汇聚到一个点上。在那里电子向下倾泻而电流向上流动，就像台风中心的对流一样。
这使得周围的等离子体开始围绕对流中心点流动，形成电子的“雨带”，从而在稳定的风眼周围产生螺旋状的极光臂。该系统的核是一个开瓶器形状的磁场，它将来自太空的磁能汇聚到地球的电离层中，并且持续了八个小时才最终消散。
听起来很玄妙吧？但其实这是个比较常见的现象。
尽管太空台风所产生的致命影响不像它在大气层的亲戚——普通台风那样严重，但被这种太空风暴带入电离层的高能粒子可能会干扰卫星，甚至通过在其上产生更大的阻力来影响卫星轨道。
由于这种特殊的风暴是在相对安静的地磁活动期间爆发的，研究人员表示，太空台风可能比我们想象的更为普遍。洛克伍德说：“行星大气中的等离子体和磁场存在于整个宇宙中，研究结果表明，太空台风应该是一种普遍的现象。”
『天文时刻』 牧夫出品
“太空台风”在极区电离层和磁层形成的示意图
图源 张清和，山东大学