不一样的太空台风

韩婷苇

彩云、烟花、小熊、查帕卡、蒲公英……这些名字听着温柔又绚丽，却是可以造成巨大危害的台风的名字。2021年，台风“烟花”给我国带来了创纪录的降雨量，也加剧了河南的洪涝灾害，造成了严重的人员伤亡和经济损失。

台风、飓风和旋风听起来像是不同类型的自然灾害，但其实是完全相同的现象。它们都指发生在热带地区急速旋转的低压大气涡旋，统称为热带气旋。台风、飓风和旋风本质相同，只是由于“出生地”不同而拥有了不同的名字。发生在西北太平洋及中国南海海域的热带气旋被称为台风；发生在大西洋，包括墨西哥湾、加勒比海以及北太平洋东部的是飓风；发生在南太平洋和印度洋的为旋风。受科里奥利力的影响，热带气旋在北半球做逆时针方向旋转；在南半球则做顺时针方向旋转；赤道上的科里奥利力是垂直于地面向上的，所以赤道上不会形成台风。

台风的最大风速会超过32.7米每秒，不过台风眼天气晴朗，几乎无风。这是因为台风眼外区的空气剧烈旋转，旋转时所造成的离心力与向中心旋转吹入之风力互相平衡、抵消，使得强风不能再向中心聚合，因此形成台风眼数十千米范围内的无风现象。从气象观测角度而言，台风眼越清晰，台风中心风力越大，台风的强度也越强。

台风一般发生在地球大气中最接近地面的对流层中，它的出现往往伴随着狂风暴雨，给人类的生产、生活带来巨大的财产损失和生命威胁。那么，在地球或其他行星的高层大气中，有没有类似的台风现象呢？多年来，科学家们一直都在寻找它。2021年，我国科学家首次在地球极区電离层与磁层发现了类似台风的现象，并将其命名为太空台风。

太空台风与低层大气台风有一些共同点，但也有许多不同之处。太空台风的形状像一个漏斗，它和低层大气台风一样，有着台风眼和“旋转的手臂”，还都有“降水”环节。但不同于低层大气台风向地面降水降雨，太空台风的“降水”是向高层大气传输高能粒子——极光。

太空台风和低层大气台风形成的原因也完全不同。低层大气台风源于热带海洋上方的暖湿空气上升造成的潜热通量；而太空台风则源于极端平静的行星际条件下太阳风与磁层的相互作用，它可能是宇宙中有等离子体和固有磁场的星体的普遍现象。

研究人员还通过进一步观测与模拟对比分析，揭示了太空台风的形成机制。在长时间极端平静期内，发生在地球高纬度的磁层与太阳风相互作用及演化，促使在北极磁极点上方的电离层与磁层形成一个巨大的顺时针旋转的漏斗形磁螺旋结构。这个结构形成了太阳风带电粒子直接进入地球中高层大气、地球带电粒子逃逸至磁层的通道，极大提升了太阳风——磁层能量的耦合效率。

太空台风虽然不会像低层大气台风那样直接作用于地面，但会影响现有的空间天气条件，比如影响相关区域的卫星和火箭的正常运行。因为在太空台风出现时往往伴随着高能电子的沉降，这些电子会对大气层起到加热作用，造成大气层局部膨胀、密度升高，因此卫星、火箭等在途经相应区域时，其运行轨道也会随之“变形”，并且伴有信号扰动甚至丢失的发生。

更为危险的是，太空中悬浮着一些空间碎片，这对于人造卫星来说是一个潜在的隐患。国际上通过编号来监测卫星的运行，但如果碰上太空台风，卫星的运行轨道发生变化，监测就会失灵。另外，太空台风还会给相关飞机航线的乘客带来较大的辐射剂量。