打破70年传统认识：北航团队发现遥远的“太空合声”

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 梁丹）1月23日，《自然》期刊（Nature）在线报道了北京航空航天大学空间与地球科学学院曹晋滨院士团队刘成明等人与来自美国和瑞典的科研人员在地球空间合声（chorus）触发机制领域取得的最新进展，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，首次发现在距离地球16万公里的非偶极磁场中性片区域也会出现合声波，其产生机制也与传统的合声波产生机制不同，来自非线性波粒相互作用。

合声波（chorus waves），是地球和行星空间等离子体中幅值最强的电磁波动之一，在地球辐射带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。从20世纪50年代以来，合声波一直是空间物理学研究的前沿热点。合声的频率谱呈准相干的离散点，且频率具有啁啾（chirp）特性，由于相关空间等离子体物理过程的复杂性，直至今日，对合声波的产生和传播机制依旧充满争议，未有共识。

刘成明副教授等人在对合声波非线性理论进行深入研究后，认为合声波的产生是一个基本空间等离子体物理过程，不仅在传统观点认为的近地空间偶极磁场区域存在，在非偶极磁场区域也应该存在。在对国际地球磁层多尺度卫星MMS（Magnetospheric Multiscale Mission）海量数据分析后，首次在非偶极场结构的磁尾中性片区域发现了连续出现的合声波，证明了新观点。这一新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这一持续70多年的传统观点。

英国皇家学会院士（FRS）Richard Horne教授在Nature评论文章中指出，新发现的合声波在以往认为不可能出现的区域（距离地球16万公里）出现，是一个在令人惊讶（surprising）的区域出现的令人惊讶（surprising）的结果。同时，首次观测到的相空间电子洞，是一个非凡（remarkable）的发现。刘（成明）等人的工作并不仅仅具有学术上的意义。考虑到合声波能够加速电子到靠近光速，成为能够损毁卫星的杀手电子，从而影响地球高能电子辐射带的形成和演化，所以目前保护卫星的高能电子辐射带预报模型都包括合声波。刘（成明）等人的工作将加深我们对合声波的理解，极大地提高我们对高能电子辐射带的预报能力。

作者：梁丹