在浩瀚的太空中，發(fā)生著一種十分常見的被科學家稱為“磁重聯(lián)”的物理過程，導致了太陽耀斑、極光、磁暴等自然現(xiàn)象的產(chǎn)生。科學家們上個世紀七八十年代就提出了磁重聯(lián)的三維理論模型，但至今沒有真正觀測到過。

　　 一個由我國科學家為核心的國際聯(lián)合研究團隊通過衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)分析，在世界上第一次真實捕捉到了“磁重聯(lián)”現(xiàn)象這一太空磁場的“天然舞姿”。

　　中國雙星探測計劃與歐空局“星簇”計劃的成功對接

　　隨著人類的空間活動越來越頻繁，國際上對空間天氣的研究出現(xiàn)前所未有的關(guān)注。三維空間的磁重聯(lián)現(xiàn)象是影響甚至主導諸如天體噴流、太陽耀斑、極光和磁暴等天文和空間現(xiàn)象的重要物理過程，是研究空間天氣的重要基礎(chǔ)課題。

　　近年來，世界主要國家不惜耗費巨資，提出和實施一系列空間和地面探測計劃，僅僅發(fā)射和計劃發(fā)射的空間天氣研究衛(wèi)星就不下數(shù)十顆，建設(shè)了多個基于國家或國際合作的重大基礎(chǔ)科學項目和大尺度基礎(chǔ)研究平臺。

　　伴隨著我國步入空間大國的快速進程及對航天安全保障的新的更高更迫切的要求，在中國科學院空間科學與應用研究中心劉振興院士等的大力推動下，我國實施了第一個空間科學探測計劃??“地球空間雙星探測計劃”，并與歐洲空間局 “星簇”(Cluster)計劃開展了合作，形成人類歷史上第一個對地球空間的六點立體探測體系，其觀測數(shù)據(jù)和科學成果由雙方共享。

　　中國科學院國家天文臺副研究員肖池階介紹說：“我們的成果正是星簇計劃四顆間距10公里至10000公里、裝備相同探測儀器的衛(wèi)星提供的觀測數(shù)據(jù)得出的，這是迄今為止唯一符合三維空間探測要求的衛(wèi)星觀測手段?！?

　　“雙星計劃的實施和國家自然科學基金的支持提供了國際合作的機遇?！北本┐髮W教授濮祖蔭表示。

　　在國家自然科學基金重大項目、“973”項目、中國科學院創(chuàng)新項目等支持下，科學家們于2005年底首次觀測到了太空中磁零點的存在。此次三維磁重聯(lián)幾何結(jié)構(gòu)的觀測結(jié)果更是引起了國際學術(shù)界的廣泛關(guān)注。

　　“以前磁重聯(lián)的三維幾何結(jié)構(gòu)都是理論上的，這一次我們用衛(wèi)星把所有結(jié)構(gòu)都探測清楚了。”北京大學教授王曉鋼說。

　　方法上的突破打開了新發(fā)現(xiàn)的“神奇之門”

　　在濮祖蔭教授的電腦里，記者看到了海量的數(shù)據(jù)和紛繁復雜的線條、圖表。要在浩如煙海的衛(wèi)星觀測資料中找出規(guī)律談何容易。

　　“最初我們完全沒有衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗，真正是‘白手起家’，邊學邊做?？茖W研究的過程也是人才成長的過程。” 濮祖蔭說。

　　此前，國內(nèi)外科學家對太陽上磁重聯(lián)結(jié)構(gòu)和物理過程的研究一直在進行。國家天文臺研究員汪景?和博士研究生趙輝首次用一種被稱為“龐加萊指數(shù)”的幾何方法證明了太陽活動區(qū)上空由觀測數(shù)據(jù)外推的磁場有三維磁零點存在。肖池階等正是得益于這一方法上的突破，使數(shù)據(jù)分析過程豁然開朗。

　　“我們抓住了空間中的一個磁重聯(lián)事件，并利用“龐加萊指數(shù)”的方法證實了磁重聯(lián)的三維幾何結(jié)構(gòu)?！毙こ仉A說，“這是學科交叉和團隊協(xié)作的成果?！?

　　說起這支團隊，王曉鋼很是感慨：“我們因為對同一個科學問題的共同興趣走到一起，大家都能夠沉下心來做學問，發(fā)揮各自特長，齊心協(xié)力、團結(jié)合作才能取得這樣的成績。”

　　這只是漫長過程中的一小步

　　在航天飛行時，大磁暴、高能帶電粒子可能會危及航天器的安全和航天員的健康甚至生命；在地球上，一些劇烈的空間天氣過程甚至會影響短波通信和手機信號……

　　目前很多國家都在致力于建立空間天氣預報模型，但目前基本處于起步階段。這一研究成果將有助于對磁重聯(lián)現(xiàn)象進一步深入理解，使得今后建立空間天氣預報模型能更加準確。

　　“目前，國內(nèi)外很多科學家已經(jīng)開始著手開展三維空間的理論和數(shù)值模擬研究。我們一刻也不能懈怠?！卞ё媸a說。

　　“接下來，我們還將繼續(xù)研究磁重聯(lián)的物理過程具體是怎樣發(fā)生的、到底是電子還是離子在起主導作用等?！蓖鯐凿撜f，“這些問題目前國際科學界爭議很大，大家都希望盡快通過實驗研究和衛(wèi)星觀測得出科學的論斷?！?

　　“我們只是完成了漫長過程中的一小步。”科學家們對此非常清醒。