南极这冰天雪地的地方,可是地球的大冰箱,也给咱们研究太空天气提供了天然的实验室。眼看漫长极夜就要到了,中国南极中山站这地方,正好赶上空间环境观测的好时机。考察队的科学家们就在那抬头望天,盯着极光还有大气的细微变化,想把宇宙发来的空间天气密码给解开。极光可不光是好看,在科学家眼里它是太阳活动和地球磁场玩的游戏,是空间天气的报警器。太阳风吹过来,地球磁场挡住大部分,但在磁极附近还有些粒子能溜进去,跟氮气氧气撞出极光来。中山站这个地方特别有价值,因为它处在地球极隙区的纬度带。孙继承是中国极地研究中心(中国极地研究所)的副研究员,以前也是中山站越冬队员,他说这儿是太阳风能量直接灌进来的地方,最适合搞极光研究。站内有个空间物理观测栋,全天空成像仪能拍整个天球的光影变化,极光光谱仪则像解码师一样分析粒子的能量。李斌也是那儿的副研究员,他们用中山站拍的极光图片分析出了“极光涟漪”这个新概念。这揭示了极光边缘有条绿色条纹结构,可能是因为等离子体不稳定造成的。这可是国际上第一次提出来的原创发现。 要是说极光观测是看大戏的话,激光雷达就是给地球高层大气做体检。中山站有钠荧光多普勒激光雷达和拉曼测温激光雷达这些设备。它们像手电筒一样往上打激光脉冲,通过接收分子散射回来的信号就能画出从地面到上百公里的大气温度、风场分布图。黄文涛研究员把这个过程比喻成画大气的“心电图”。这些设备能敏锐地感觉到太阳活动引起的大气温度骤升和风吹动等变化。 中国第41次南极考察队的黄川说,遇到强烈磁暴这类事儿时,激光雷达会跟极光观测一起动起来。这样就能搞清楚能量从太阳风传到高层大气的全过程了。 这么布局观测就是为了建一个能自主的“太阳风-磁层-电离层-大气层”耦合模型。这个模型能把从太阳爆发到最后影响地球的整个过程理清楚。 南极这么冷又动不动下雪,搞观测太难了。冬天温度能低到零下四十多度以下。黄川回忆说有一次暴风雪过后他们得从雪堆里挖激光雷达设备才能让它恢复工作。 从2010年起我国就在中山站建了国际先进的极区高空大气物理综合观测系统。现在它还跟北极黄河站组成了国际上不多见的极区共轭观测对。这样能给全球空间天气研究提供双极视角。 这些研究成果不光让咱们在国际上有了话语权,搞出来的预警信息还能帮卫星通信导航还有电网运行更安全。中国科学家在南极这块冰原上一直在听宇宙的悄悄话。