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美国国家航空航天局任务发现汤加火山爆发影响已进入太空

2022年1月15日,汤加洪加海派火山爆发,在世界各地引发了大气冲击波、音爆和海啸。现在,科学家们发现火山的影响也波及太空。

科学家们分析了美国国家航空航天局电离层连接探测器(ICON)任务和欧空局(欧洲航天局)Swarm卫星的数据,发现在火山爆发后的几个小时内,飓风速度的风和不寻常的电流在电离层中形成,电离层是地球在太空边缘的带电上层大气。

2022年1月15日,Hunga Tonga Hunga Ha’apai火山爆发,造成了许多影响,其中一些在这里说明,世界各地甚至太空都能感受到。其中一些影响,如极端风和异常电流,被美国国家航空航天局的ICON任务和欧空局的Swarm发现。图像未按比例缩放。

加州大学伯克利分校的物理学家布莱恩·哈丁是一篇讨论这一发现的新论文的主要作者,他说:“这座火山造成了我们现代见过的最大的太空扰动之一。”“它使我们能够测试低层大气和太空之间鲜为人知的联系。”

ICON于2019年启动,旨在确定地球天气如何与太空天气相互作用——这是一个相对较新的想法,取代了之前的假设,即只有来自太阳和太空的力才能在电离层边缘创造天气。2022年1月,当航天器经过南美洲时,它在电离层中观察到一次由南太平洋火山引发的地球扰动。

“这些结果令人兴奋地揭示了地球上的事件如何影响太空天气,以及太空天气如何影响地球,”华盛顿特区NASA总部NASA太阳物理部门的太空天气负责人吉姆·斯潘说,“全面了解太空天气将最终帮助我们减轻其对社会的影响。”

GOES-17卫星拍摄到了2022年1月15日汤加洪加哈派火山水下喷发产生的伞形云图像。新月形的弓形冲击波和无数的雷击也可见。

当火山爆发时,它将一股巨大的气体、水蒸气和灰尘喷向天空。爆炸还在大气中产生了巨大的压力扰动,导致强风。随着风向上扩展到更薄的大气层,它们开始移动得更快。到达电离层和太空边缘后,ICON记录到风速高达450英里/小时,这是该任务自发射以来测量到的120英里高度以下的最强风。

在电离层中,强风也影响电流。电离层中的粒子定期形成一股向东流动的电流,称为赤道电喷流,由低层大气中的风提供动力。喷发后,赤道电喷流激增至正常峰值功率的五倍,并急剧翻转方向,短暂向西流动。

这项新研究的合著者、加州大学伯克利分校的物理学家Joanne Wu说:“看到电喷流被地球表面发生的事情大大逆转,真是令人惊讶。”“这是我们以前只在强地磁风暴中看到的情况,强地磁风暴是由太阳粒子和辐射引起的太空天气形式。”

这项发表在《地球物理研究快报》杂志上的新研究增加了科学家对电离层如何受到地面和太空事件影响的理解。强烈的赤道电喷流与电离层中物质的重新分布有关,这可能会破坏通过该地区传输的GPS和无线电信号。

了解大气层中这一复杂区域在面对来自下方和上方的强大力量时是如何反应的,是美国国家航空航天局研究的关键部分。美国国家航空航天局即将进行的地球空间动力学星座(GDC)任务将使用一组小型卫星,就像地面上的天气传感器一样,来跟踪流经该地区的电流和大气风。通过更好地了解是什么影响电离层中的电流,科学家们可以更有准备地预测这种扰动引起的严重问题。


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