韓婷葦

彩云、煙花、小熊、查帕卡、蒲公英……這些名字聽著溫柔又絢麗，卻是可以造成巨大危害的臺風(fēng)的名字。2021年，臺風(fēng)“煙花”給我國帶來了創(chuàng)紀(jì)錄的降雨量，也加劇了河南的洪澇災(zāi)害，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

臺風(fēng)、颶風(fēng)和旋風(fēng)聽起來像是不同類型的自然災(zāi)害，但其實(shí)是完全相同的現(xiàn)象。它們都指發(fā)生在熱帶地區(qū)急速旋轉(zhuǎn)的低壓大氣渦旋，統(tǒng)稱為熱帶氣旋。臺風(fēng)、颶風(fēng)和旋風(fēng)本質(zhì)相同，只是由于“出生地”不同而擁有了不同的名字。發(fā)生在西北太平洋及中國南海海域的熱帶氣旋被稱為臺風(fēng)；發(fā)生在大西洋，包括墨西哥灣、加勒比海以及北太平洋東部的是颶風(fēng)；發(fā)生在南太平洋和印度洋的為旋風(fēng)。受科里奧利力的影響，熱帶氣旋在北半球做逆時針方向旋轉(zhuǎn)；在南半球則做順時針方向旋轉(zhuǎn)；赤道上的科里奧利力是垂直于地面向上的，所以赤道上不會形成臺風(fēng)。

臺風(fēng)的最大風(fēng)速會超過32.7米每秒，不過臺風(fēng)眼天氣晴朗，幾乎無風(fēng)。這是因?yàn)榕_風(fēng)眼外區(qū)的空氣劇烈旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時所造成的離心力與向中心旋轉(zhuǎn)吹入之風(fēng)力互相平衡、抵消，使得強(qiáng)風(fēng)不能再向中心聚合，因此形成臺風(fēng)眼數(shù)十千米范圍內(nèi)的無風(fēng)現(xiàn)象。從氣象觀測角度而言，臺風(fēng)眼越清晰，臺風(fēng)中心風(fēng)力越大，臺風(fēng)的強(qiáng)度也越強(qiáng)。

臺風(fēng)一般發(fā)生在地球大氣中最接近地面的對流層中，它的出現(xiàn)往往伴隨著狂風(fēng)暴雨，給人類的生產(chǎn)、生活帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失和生命威脅。那么，在地球或其他行星的高層大氣中，有沒有類似的臺風(fēng)現(xiàn)象呢？多年來，科學(xué)家們一直都在尋找它。2021年，我國科學(xué)家首次在地球極區(qū)電離層與磁層發(fā)現(xiàn)了類似臺風(fēng)的現(xiàn)象，并將其命名為太空臺風(fēng)。

太空臺風(fēng)與低層大氣臺風(fēng)有一些共同點(diǎn)，但也有許多不同之處。太空臺風(fēng)的形狀像一個漏斗，它和低層大氣臺風(fēng)一樣，有著臺風(fēng)眼和“旋轉(zhuǎn)的手臂”，還都有“降水”環(huán)節(jié)。但不同于低層大氣臺風(fēng)向地面降水降雨，太空臺風(fēng)的“降水”是向高層大氣傳輸高能粒子——極光。

太空臺風(fēng)和低層大氣臺風(fēng)形成的原因也完全不同。低層大氣臺風(fēng)源于熱帶海洋上方的暖濕空氣上升造成的潛熱通量；而太空臺風(fēng)則源于極端平靜的行星際條件下太陽風(fēng)與磁層的相互作用，它可能是宇宙中有等離子體和固有磁場的星體的普遍現(xiàn)象。

研究人員還通過進(jìn)一步觀測與模擬對比分析，揭示了太空臺風(fēng)的形成機(jī)制。在長時間極端平靜期內(nèi)，發(fā)生在地球高緯度的磁層與太陽風(fēng)相互作用及演化，促使在北極磁極點(diǎn)上方的電離層與磁層形成一個巨大的順時針旋轉(zhuǎn)的漏斗形磁螺旋結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)形成了太陽風(fēng)帶電粒子直接進(jìn)入地球中高層大氣、地球帶電粒子逃逸至磁層的通道，極大提升了太陽風(fēng)——磁層能量的耦合效率。

太空臺風(fēng)雖然不會像低層大氣臺風(fēng)那樣直接作用于地面，但會影響現(xiàn)有的空間天氣條件，比如影響相關(guān)區(qū)域的衛(wèi)星和火箭的正常運(yùn)行。因?yàn)樵谔张_風(fēng)出現(xiàn)時往往伴隨著高能電子的沉降，這些電子會對大氣層起到加熱作用，造成大氣層局部膨脹、密度升高，因此衛(wèi)星、火箭等在途經(jīng)相應(yīng)區(qū)域時，其運(yùn)行軌道也會隨之“變形”，并且伴有信號擾動甚至丟失的發(fā)生。

更為危險的是，太空中懸浮著一些空間碎片，這對于人造衛(wèi)星來說是一個潛在的隱患。國際上通過編號來監(jiān)測衛(wèi)星的運(yùn)行，但如果碰上太空臺風(fēng)，衛(wèi)星的運(yùn)行軌道發(fā)生變化，監(jiān)測就會失靈。另外，太空臺風(fēng)還會給相關(guān)飛機(jī)航線的乘客帶來較大的輻射劑量。