每到夏天，幾乎大半個(ge) 中國都會(hui) 被同一種極端天氣所影響，當我們(men) 打開電視、掏出手機，它們(men) 那些奇奇怪怪的名字便會(hui) 映入我們(men) 的眼簾：“煙花”、“查帕卡”、“彩雲(yun) ”、“小熊”……雖然這些名字溫柔絢麗(li) ，但卻是可以造成巨大危害的台風。今年“煙花”台風就給我國帶來了創紀錄的降雨量，也加劇了河南洪澇災害的發生，造成嚴(yan) 重的人員傷(shang) 亡。除此之外，大洋彼岸的“Ida”颶風也正在席卷美國，影響著數百萬(wan) 人的正常生活。

台風煙花登陸中國 

Ida颶風的威力

PART.1

亂(luan) “風”漸欲迷人眼

台風（Typhoon）、颶風（Hurricane）和旋風（Cyclone）聽起來像是不同類型的自然災害，但它們(men) 其實是完全相同的現象。它們(men) 都指發生在熱帶地區急速旋轉的低壓大氣渦旋，統稱為(wei) 熱帶氣旋。

其實類似於(yu) 馬鈴薯和土豆的關(guan) 係，台風、颶風和旋風本質是相同的，隻是由於(yu) 出生地不同而擁有了不同名字。發生在西北太平洋及我國南海上的熱帶氣旋發展到一定強度，就成為(wei) 了我們(men) 熟知的台風；而發生在大西洋包括墨西哥灣、加勒比海以及北太平洋東(dong) 部的稱之為(wei) 颶風；它們(men) 的小老弟旋風則發生在南太平洋和印度洋上。

台風、颶風和旋風在全球的分布

盡管台風頻繁出現，但成因至今無法十分確定。不過科學家們(men) 基本統一的認識是：台風的形成需要兩(liang) 個(ge) 條件——水汽和熱量。

台風和其他熱帶氣旋的形成過程大致相同。在夏季海洋上，太陽直射海麵會(hui) 使海水溫度升高，海水劇烈蒸發成水汽散布在空中，導致熱帶海洋上的空氣溫度高、濕度大，這種空氣因溫度高而膨脹，致使密度減小，質量減輕，而赤道附近風力微弱，很容易形成上升流。在水汽上升的過程中，環境溫度逐漸下降，水蒸氣就會(hui) 液化，形成雲(yun) 和雨。同時，高空處溫度較低的空氣會(hui) 下降，形成對流。

台風形成條件｜圖源新華社

當陽光的照射十分強烈時，海平麵附近的空氣會(hui) 急劇上升，形成一個(ge) 低氣壓區。然而空氣的流動是自高氣壓流向低氣壓，就好像是水從(cong) 高處流向低處一樣，四周氣壓較高處的空氣必向氣壓較低處流動，而形成風。當這個(ge) 風速達到或超過17.2m/s時就稱為(wei) 台風或颶風。由於(yu) 科裏奧利力的不同，我們(men) 在北半球從(cong) 高空看到的台風會(hui) 形成逆時針渦流；南半球則是順時針；赤道上的科裏奧利力是垂直於(yu) 地麵向上的，所以不會(hui) 形成台風。

不同方向的熱帶氣旋

不過台風眼（台風中心）是平靜的，這是因為(wei) 台風內(nei) 逆時針方向吹動的風會(hui) 使中心空氣發生旋轉，而旋轉時所造成之離心力與(yu) 向中心旋轉吹入之風力互相平衡抵消，使強風不能再向中心聚合，因此形成台風中心數十公裏範圍內(nei) 的無風現象，而且因為(wei) 有空氣下沉增溫現象，導致雲(yun) 消雨散而成為(wei) 台風眼。此外，台風眼越清晰，意味著台風中心風力越大，台風的強度也就越強。

台風眼

PART.2

“極光”風暴覓人看

台風（或颶風）的出現往往伴隨著狂風暴雨，給人類帶來巨大生命或財產(chan) 損失，甚至是災難。地球颶風一般發生在地球大氣中最接近地麵的對流層中，科學家們(men) 也一直在尋覓地球或其他行星的高層大氣中類似台風或颶風的現象。就在今年我國科學家首次發現了發生在地球極區電離層與(yu) 磁層的類似台風或颶風的現象。

太空台風藝術圖｜圖源山東(dong) 大學，張清和教授團隊

太空台風與(yu) 地球台風有一些共同點，但也有許多不同之處。太空台風的形狀就像一個(ge) 漏鬥，它有著和地球台風相似的“眼睛”、“逆時針旋轉的手臂”，還都有“降水”環節。但不同於(yu) 地球台風是向地麵降水降雨，太空“降雨”是向地球高層大氣傳(chuan) 輸高能粒子——極光。

絢麗(li) 多彩的極光

不過太空台風與(yu) 地球台風形成的原因卻是完全不同的。低層大氣的台風現象源於(yu) 下方的驅動（熱帶海洋上方潮濕空氣上升造成的潛熱通量），“太空台風”則源於(yu) 極端平靜的行星際條件下太陽風與(yu) 磁層的相互作用，它可能是宇宙中有等離子體(ti) 和固有磁場的星體(ti) 的普遍現象。

地球北極地區太空台風原理圖｜改自參考文獻[3]

研究人員還通過進一步觀測與(yu) 模擬對比分析，揭示了“太空台風”的形成機製。在長時間極端平靜期內(nei) ，發生在地球高緯度的磁層與(yu) 太陽風相互作用及演化，促使在北極磁極點上方的電離層與(yu) 磁層形成了一個(ge) 巨大的順時針旋轉的漏鬥形磁螺旋結構。這個(ge) 結構形成了太陽風帶電粒子直接進入地球中高層大氣、地球帶電粒子逃逸至磁層的通道，極大提升了太陽風-磁層能量的耦合效率。

太空台風雖然不會(hui) 像地球台風那樣直接作用於(yu) 地麵，但卻會(hui) 影響現有的空間天氣條件。比如會(hui) 損壞任何穿越其路徑的衛星和火箭，因為(wei) 太空台風出現時往往伴隨著高能電子的沉降，這些電子會(hui) 對大氣層起到加熱作用，造成大氣層局部膨脹、密度升高。衛星、火箭在途經相應區域時，其運行軌道也會(hui) 隨之“變形”。

空間碎片環境變化 | 圖源NASA

更為(wei) 危險的是，太空中懸浮著一些空間碎片，這對於(yu) 人造衛星來說是一個(ge) 潛在的隱患。國際上通過編號來監測其運行，但如果碰上太空台風，軌道發生變化，監測也會(hui) 失靈，還會(hui) 給相關(guan) 航線的飛機乘客帶來較大輻射劑量。

 圖源相關(guan) 網絡

參考文獻

1.維基百科，颶風

2.，新華網，太空台風是如何被我國科學家首次發現的

3. Zhang, QH., Zhang, YL., Wang, C. et al. A space hurricane over the Earth’s polar ionosphere. Nat Commun 12, 1207 (2021).  

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