捕捉太阳风和地球磁层的“攻防”全景

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捕捉太阳风和地球磁层的“攻防”全景

太阳无时无刻不在影响着太阳系天体。美国国家航空航天局(NASA)的科学家们一直使用望远镜对木星两极的极光进行观测。近日,他们发表论文称,太阳风对木星两极加热的程度超过预期,太阳风对木星的影响是“空间天气的极端例子”。

从“盲人摸象”到一览全貌

据介绍,10月,访日外国游客同比减少5.5%,其中韩国游客减少了65.5%。

随着气温下降,陕西北部黄河府谷墙头段出现了流凌回旋,河水挟带着雪白锋锐的冰凌缓缓流淌。天空中,鸳鸯、大雁、野鸭等候鸟聚集在一起,翩翩起舞、嬉戏打闹,构成一幅动静相宜的流动画卷。在西安浐河边上,爱鸟人士今年还发现了国家一级保护动物白鹳和黑鹳的身影。

事实上,地球磁层形成的“保护伞”并非密不透风。部分太阳风能量会进入地磁“保护伞”,进而引发空间天气。

现在,鹿邑县已培育像三川毛业那样接地气的龙头企业10多家,吸引131家化妆刷及配套企业落户,发展大小尾毛加工企业1000多家;年产羊毛3000多吨,尼龙毛9000多吨,产品远销20多个国家和地区,带动就业6.6万多人。

磁重联是偶然发生的,还是一直存在的?它在什么条件下会出现?“破洞”的位置和形态是相对固定,还是在不断变化?王赤认为,要回答这些问题,仅靠局地观测难以实现,因为磁重联很可能发生在进行局地观测的卫星视野之外。

在陕西南部,商洛丹江湿地公园迎来了国家二级保护动物白鹭栖息,一群群白鹭时而在空中盘旋起舞,时而在水中觅食,时而悠闲地驻足水面,惬意地享受着冬日暖阳。近年来,当地的生态环境不断改善,在这里栖息的候鸟种群数量也在逐年增加。

如果没有“保护伞”,地球大气将被太阳风吹走,液态水也难以保存。“用科学的语言来讲,这把伞主要指‘磁层顶’,即太阳风和地球磁层的分界区。通过研究,我们知道‘保护伞’是存在的,但对于它的整个形貌并不清楚。” “微笑卫星”计划中方首席科学家、中国科学院国家空间科学中心主任王赤说。

幸运的是,地球大气之外的地球磁层撑起了一把“保护伞”。地球磁层可以使大量来自太阳的高能粒子偏转方向,对地球生物、人造卫星和空间站等形成有效的保护。

探索太阳风和地球磁层的相互作用机理,是国际空间科学领域的研究热点。起步较早的欧洲空间局曾实施Cluster(星簇)计划,发射了4颗卫星对地球磁层进行观测。

“发展产业,最大的优势是群众基础。”“草编业虽小,可不能小看。草编的每个环节落地,都能让群众受益。”“它看起来土,做起来洋,掐辫子也能掐来外汇。”县里领导逢会必讲这些道理。

现在,该县尾毛的出口总量占全国化妆刷原毛出口的80%,鹿邑县被评为“中国化妆刷之乡”,一跃成为全国最大的化妆刷生产基地。

寻找“保护伞”的漏洞

赵楼村就是著名的“草帽村”,年销草帽2000万顶。“闲着没事,掐掐辫子,活动活动,防老还能挣俩零花钱。”村里80多岁的李爱荣说话时,手中还不停地掐着辫子。

“数百年的草编术,广泛的群众基础,尤其增加草帽的文化附加值,借力信息化,使我们的草编产业韧性十足。”赵楼村党支部书记赵心银说。

据介绍,“微笑卫星”计划将首次利用软X射线成像技术,结合卫星实地探测,首次对太阳风和地球磁层之间的相互作用进行全球成像。“微笑卫星”计划预期于2023年底发射,运行寿命3年。

令人印象深刻的是,1989年一次日冕物质抛射所引发的强磁暴袭击了加拿大魁北克地区的电网,导致该地区出现大范围的断电事故,受直接影响的居民人数达到600万人。

西安市野生鸟类保护协会理事 臧晓博:到了冬季,黑鹳在西安周边还是比较常见。白鹳2012年、2014年、2016年三次来到西安,后来三年再没有记录。今年又有白鹳出现在西安周边。

报道称,这已经是继2019年10月以来,访日外国游客数量连续两个月同比下降。其中,韩国游客更是大幅减少65%。

事实上,学界对磁重联现场发生机制有着不同的认识。有理论认为,磁场重联是稳态的重联,即“保护伞”上的破洞是一直存在且相对固定的。还有理论认为,磁场重联是间歇发生的现象,即“保护伞”上的“破洞”会不断地出现并演变、消失。

在王赤看来,上述两种现象可能会同时存在。“磁重联是太阳风和地球磁层相互作用中非常重要的一环,全景式的观测将丰富人们对于磁重联的认识,同时揭开更多关于空间天气的谜团。”

太阳活动是日地空间系统中灾害性天气事件的驱动源。典型的太阳爆发活动包括耀斑和日冕物质抛射,其产生的带电粒子流以太阳风的形式在行星际旅行,对地球空间环境产生扰动。

具体而言,部分太阳风能量和物质会通过磁场重联等过程进入地球磁层内部,引起电离层和地磁的剧烈扰动,表现为磁暴或磁层亚暴等。强磁暴会对航天系统、无线电系统、电力和能源系统等产生严重影响。

现在,鹿邑草编产业已经走上了国际市场,实现从“先生产后推销”到“先订单后生产”的转变。有的草帽价格从10元涨到3000元,从业人数达到3万多人。

为什么会有“漏网之鱼”?对此,王赤打了个形象的比方。“之所以能进来,是因为伞上有破洞,科学术语叫‘磁重联’。当太阳风的磁场和地球磁场发生重联,高能粒子会沿着重联的磁力线进入地球空间。”

在鹿邑,还有一个群众基础更广的“小手艺”——“掐辫子”。这是鹿邑乡村妇女主要的挣钱门路。农闲的时候,常有不少妇女,甚至七八十岁的老奶奶,在田间地头、房前屋后扎堆掐辫子,但见小麦秸秆在她们的手指间翻飞,魔术般掐出来一盘盘草辫,成为编织草帽的材料。

小的做大、土的做“洋”,需要下的功夫还真不少:对传统编织技术进行技术创新,给草帽增加文化含量,运用信息技术转变生产、销售方式。“我做的草帽一顶卖不到10块钱,儿子现在做的帽子能卖到3000元。”做了一辈子草编生意的牛继全感慨不已。

随着尾毛加工行业越做越大,也出现过水污染问题,但污染是可以根治的轻污染。“不能把洗澡水跟孩子一起倒掉。”县里请国内最权威的设计单位,根据尾毛加工和化妆刷的生产工艺、流程,量身定做了污染解决方案。县政府出资6000多万元建设污水处理厂,使这个产业加工生产实现零污染。

受到太阳风影响的还有地球。日前,欧洲空间局理事会正式批准中欧联合开展的太阳风-磁层相互作用全景成像卫星计划(简称“微笑卫星”计划)启动工程实施。而实现首次对地球空间大尺度结构的整体成像,揭示太阳活动影响地球空间环境的变化规律,为预测及减轻地球空间天气灾害发挥重要作用,是“微笑卫星”计划的主要任务。

尾毛加工在鹿邑县发展已有30多年,这里的人有梳理羊毛的“童子功”,从小接触,直接上手,没有技术障碍。“特别熟练的工人,月收入在5000元以上。以这样的小手艺发展起来的产业,既有底气又有活力。”鹿邑县委书记梁建松说。

独特资源优势带来的是丰富的原材料和大批熟练的产业人员,正好适合帽子生产这种劳动密集型企业,在县里支持、引导下,一批草编企业应运而生,农村剩余劳动力在家门口实现就业。

“此前开展的相关计划,从精细尺度,对了解地球空间系统的动力学过程作出了重大贡献。然而,这些卫星都是对局地空间环境进行探测,有些类似‘盲人摸象’。”王赤指出,还需要从宏观尺度,对太阳风和地球磁层的相互作用进行整体成像。

然而,开始有些人却看不上这个“土产业”,觉得“来钱慢、来钱少,对财政的贡献率很低”,建议把产业发展的精力、财力放在引进“高大上”的项目上。

来自太阳的“风”可并不温柔。在地球上,12级台风的风速是每秒32.5米以上,而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350—450千米,是地球风速的上万倍。

日韩关系从7月日本对韩国实施贸易限制以来,在经历了互删“白名单”,军情协定风波等交锋之后,陷入冰点。不过,近期双方关系似乎有回暖迹象,日韩首脑会谈也将于12月24日举行,双方政府间的互动能否带动两国民间关系回暖,仍有待观察。

“没想到小手艺玩出了大名堂,从梳羊毛到做高档化妆刷,从挣小钱到赚外汇。”杜树林是土生土长的鹿邑人,在尾毛加工利用行当里摸爬滚打几十载,由“梳羊毛”到生产高档化妆刷,产品卖到日本、韩国等多个国家。