中外团队“听”到遥远太空合声波

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1月23日发表于《自然》杂志。

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。通过近70年的卫星观测和理论研究，人们对合声波已经有了较为全面的认识，发现合声波主要发生在地球近地空间偶极磁场区域，但由于相关空间等离子体物理过程的复杂性，直至今日，合声波的产生和传播机制依旧充满争议，未有共识。

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。”

英国皇家学会院士理查德·霍恩教授在评论文章中指出，新发现的合声波是一个在令人惊讶的区域出现的令人惊讶的结果。同时，首次观测到的相空间电子洞，是一个非凡的发现。“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。”

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