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科普中国 · 公众号 · 科学 · 2025-01-26 07:30

主要观点总结

北京航空航天大学空间与地球科学学院的曹晋滨院士团队首次在遥远地球空间发现合声波的存在，打破了持续70多年的传统观点，并阐述了合声波产生的新机制——非线性波粒相互作用。相关成果发表在《自然》杂志。合声波在地球磁层空间中的空间分布，是由国际团队通过分析国际地球磁层多尺度卫星收集的数据得出的。合声波不仅对理解空间基本科学问题有重要作用，而且影响高能电子加速、极区脉冲极光的产生和太空天气的变化。

关键观点总结

关键观点1: 北京航空航天大学团队首次在遥远地球空间发现合声波的存在。

这一发现打破了学术界关于合声波只能在地球偶极磁场控制的近地区域出现的传统观点，并揭示了合声波产生的新机制——非线性波粒相互作用。

关键观点2: 合声波的发现基于对国际地球磁层多尺度卫星（MMS）数据的分析。

国际团队分析的数据显示，这些合声波在距离地球超过16万公里的遥远太空被发现。

关键观点3: 合声波对理解空间基本科学问题有重要作用。

此外，合声波还影响高能电子加速、极区脉冲极光的产生和太空天气的变化。它们可以形成壮观美丽的极光，同时也可能影响航天器的稳定运行和航天员的健康。

正文

北京航空航天大学空间与地球科学学院曹晋滨院士团队的刘成明与合作者，首次聆听到遥远地球空间发出的合声。该工作打破了学术界关于合声波只能在地球偶极磁场控制的近地区域出现这一持续70多年的传统观点，并阐述了合声波产生的新机制——非线性波粒相互作用。相关成果近日发表于《自然》杂志。

合声波在地球磁层空间中的空间分布。图片来源：北京航空航天大学

地球空间地磁场磁力线就像两端固定在地球南北磁极区的琴弦一样，当太阳风能量进入地球磁层空间，并通过相关物理过程拨动这些琴弦时，就会激发频率特征类似于清晨鸟儿的齐鸣合奏的电磁波，科学界称之为合声波。

由北京航空航天大学团队领衔、美国和瑞典同行参加的国际团队分析了国际地球磁层多尺度卫星（MMS）数年收集的海量数据，首次在距离地球超过16万公里的遥远太空发现了合声波，并给出非线性波动—粒子相互作用是这种合声波发生原因的理论解释。

“我们观测到合声波的频率不到100赫兹，处于人类可以听到的声波频率范围，转化为音频输出后，就得到一段能被我们听见的‘太空合声’。”论文第一作者、北京航空航天大学副教授刘成明说，“这段声音不仅像鸟儿鸣叫，还有些像科幻作品中的太空鲸歌。”

据介绍，合声波对理解空间基本科学问题有重要作用，也有多方面实际影响。它在地球辐射带的高能电子加速和极区脉冲极光的产生过程中起着关键作用，可以形成壮观美丽的极光，还会影响空间天气变化，危害航天器稳定运行和航天员健康。

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来源丨科技日报

责编丨钟艳平

审校丨徐来林林

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