研究小组发现最近汤加火山喷发在全球范围内造成了严重的空间等离子体扰动

汤加的洪加汤加-洪加哈阿派火山最近于 1 月 15 日凌晨 4 点 14 分 45 分喷发，最近被证实在地球大气中引发了影响深远的大规模全球扰动。

利用遍布全球的 5,000 多个全球导航卫星系统 (GNSS) 地面接收器记录的数据，麻省理工学院 Haystack 天文台的科学家及其来自挪威北极大学的国际合作伙伴观察到了喷发产生的大气波及其电离层印记的大量证据 300在很长一段时间内高出地球表面几公里。这些大气波在喷发后至少活跃了四天，并环绕地球三圈。电离层扰动六次掠过，先是从西向东，后来又反过来。

这次火山事件异常强大，释放的能量相当于 1945 年部署的 1000 颗。科学家们已经知道，爆炸性的火山喷发和地震会引发包括声波在内的一系列大气压力波，并且会扰乱上层震中上方数百公里处的大气层。在海洋上空时，它们会引发海啸，从而引发高层大气扰动。这次汤加喷发的结果让这个国际团队感到惊讶，特别是在其地理范围和多天持续时间方面。这些发现最终提出了连接大气波和全球电离层的新方式。

由麻省理工学院海斯塔克天文台和挪威北极大学的研究人员领导的一项新研究报告了这一结果，该研究于 3 月 23 日发表在同行评审的《天文学和空间科学前沿》杂志上。

作者认为这些干扰是兰姆波的影响;这些以数学家霍勒斯·兰姆命名的波在全球范围内以声速传播，幅度没有太大降低。尽管它们主要位于地球表面附近，但这些波可以通过复杂的路径与电离层交换能量。正如新论文中所述，“以前曾有报道称，普遍存在的兰姆波是大气对 1883 年喀拉喀托火山爆发和其他地质灾害的反应。这项研究为它们在全球电离层中的长期印记提供了实质性的初步证据。”

自 2000 年以来，Haystack 一直在收集全球 GNSS 网络观测数据，以每天研究重要的总电子含量信息。天文台与国际地理空间界共享这些数据，以实现对从太阳风暴效应到低气压等各种前沿领域的创新研究强迫。由电离层波引起的一种特殊形式的空间天气，行进电离层扰动 (TID) 经常受到包括来自太阳的突然能量输入、陆地天气和人为扰动在内的过程的激发。例如，Haystack 科学家使用 TID 观测提供了日食可以在地球大气中触发弓形波的第一个证据。

主要作者 Shun-Rong Zhang 说：“已知只有严重的太阳风暴会在太空中产生 TID 全球传播数小时，甚至数天;火山爆发和地震通常只会在数千公里范围内产生电离层扰动。通过检测这些重大喷发- 在很远的距离上引起空间电离层扰动，我们不仅发现了兰姆波的产生及其在几天内的全球传播(通常在地面上作为声波进行监测，以符合全面禁止核试验条约)，而且还发现了一种基本的新物理过程。最后，地表和低层大气信号可以产生巨大的飞溅，甚至在太空深处。”

除了这些结果之外，Haystack 科学家还继续对汤加喷发产生的严重太空天气影响进行进一步研究。

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