合聲波，是太空中幅值最強(qiáng)的電磁波動(dòng)之一。70多年來(lái)，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為合聲波只出現(xiàn)在靠近地球的偶極磁場(chǎng)區(qū)域。23日，學(xué)術(shù)期刊《自然》刊發(fā)了北京航空航天大學(xué)空間與地球科學(xué)學(xué)院曹晉濱院士團(tuán)隊(duì)劉成明等人與來(lái)自美國(guó)和瑞典的科研人員一起在地球空間合聲觸發(fā)機(jī)制領(lǐng)域取得的最新進(jìn)展。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)在距離地球16萬(wàn)公里的非偶極磁場(chǎng)中性片區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)合聲波，其產(chǎn)生機(jī)制來(lái)自非線性波粒相互作用，與傳統(tǒng)的合聲波產(chǎn)生機(jī)制不同。

地球空間地磁場(chǎng)磁力線就像兩端固定在地球南北磁極區(qū)的琴弦一樣，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)能量進(jìn)入地球磁層空間，并通過(guò)相關(guān)物理過(guò)程“撥動(dòng)”這些琴弦時(shí)，就會(huì)激發(fā)頻率特征類似于清晨鳥(niǎo)鳴的電磁波，科學(xué)界稱為合聲波。

團(tuán)隊(duì)成員劉成明等人經(jīng)研究提出，合聲波的產(chǎn)生是一個(gè)基本空間等離子體物理過(guò)程，合聲波不僅在傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的近地空間偶極磁場(chǎng)區(qū)域存在，在非偶極磁場(chǎng)區(qū)域也應(yīng)該存在。

團(tuán)隊(duì)分析了國(guó)際地球磁層多尺度衛(wèi)星（MMS）數(shù)年收集的海量數(shù)據(jù)，首次在非偶極場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁尾中性片區(qū)域發(fā)現(xiàn)了連續(xù)出現(xiàn)的合聲波。而在傳統(tǒng)合聲波理論框架下，那里不應(yīng)該存在合聲波。

合聲波對(duì)理解空間基本科學(xué)問(wèn)題有重要作用，有多方面實(shí)際影響。在地球輻射帶高能電子加速和極區(qū)脈沖極光的產(chǎn)生過(guò)程中，合聲波起著關(guān)鍵作用。合聲波可以散射電子使其沿地磁場(chǎng)磁力線沉降至極區(qū)高層大氣，進(jìn)而與大氣分子碰撞后形成地球上壯觀美麗的極光；合聲波能夠?qū)⒌湍茈娮蛹铀俪筛吣茈娮樱�形成地球輻射帶殺手電子，危害航天器穩(wěn)定運(yùn)行和航天員健康安全；合聲波還能夠誘發(fā)嘶聲波，改變近地空間高能電子輻射帶結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響空間天氣發(fā)展和演化。

英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士理查德·霍恩在《自然》配發(fā)的觀點(diǎn)文章中指出，新發(fā)現(xiàn)的合聲波在以往認(rèn)為不可能出現(xiàn)的區(qū)域出現(xiàn)，是在一個(gè)驚奇區(qū)域的驚奇發(fā)現(xiàn)。首次觀測(cè)到的相空間電子洞也是一個(gè)非凡的發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)工作將極大提高科學(xué)界在空間天氣等方面的預(yù)測(cè)能力。

記者 劉博超