空间“龙卷风”吹乱地球磁场——美国地球物理学会会刊（EOS）介绍空间天气学国家重点实验室研究人员的研究亮点

　　当太阳风暴袭击地球时，带电粒子冲击波会引起地球空间和地球表面磁场的扰动。从太阳流出的带电粒子（称为太阳风）会在向阳面压缩地球磁场，在夜夜侧地球空间拉伸磁场，形成地球的磁层。带电粒子沿着地球磁力线轰击地球大气，在极区附近产生壮观的极光现象。与此同时，在地球表面，平行于地表方向的地球磁场将会发生突变。

　　空间天气学重点实验室科研人员孙天然、王赤等通过最新全球三维磁流体力学模拟结果表明，来自太阳风的激波可以引发地球磁层的涡旋，从而产生地球表面可观测到的磁场扰动。这一响应链由地球磁层和电离层中的电流所连接，从空间一直延伸至地球表面。近日，该研究成果被美国地球物理学会（AGU）选为研究亮点，并在）2015年12月学会会刊（EOS）发专文介绍：“空间龙卷风吹乱地球磁场”。

　　模拟结果显示，激波首先与向阳侧地球磁场相遇，在太阳风的冲击下该处磁力线被压缩。但当激波绕流至夜侧磁层时，会发生一种有趣的现象：人们的直观感觉可能是任何位置的磁力线都会被压缩，然而事实上，一部分侧翼区域的磁力线会被冲开，在地球的晨侧和昏侧上空数万公里的地方产生两个低磁压区域。正如地球大气中的低压天气系统会产生飓风和龙卷风一样，这两个低磁压区域可以触发电流“龙卷风”。

　　这一涡旋就像是一个发电机，它所驱动的电流沿磁力线一直延伸至地球的电离层，造成地球表面磁场强度的跃变。

　　虽然科学家们普遍猜测地球空间和地球表面对太阳风暴的响应具有某种关联性，但之前的研究往往将二者看成是两个独立的响应过程。空间天气学国家重点实验室科研人员的工作通过详细的模拟研究首次给出了地球空间和地球表面的磁场是如何联系在一起的，在空间和地表对太阳风暴的响应过程之间建立了一个桥梁。(地球物理学研究杂志：空间物理，doi:10.1002/2014JA020754, 2015)

　　链接：https://eos.org/research-spotlights/electric-tornadoes-in-space-drive-disturbances-down-to-earth 

　　引用：Zastrow, M. (2015), Electric “tornadoes” in space drive disturbances down to Earth, Eos, 96, doi:10.1029/2015EO041529