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浩瀚的宇宙魅力无穷，它吸引着无数的科学志士为之求索探秘。千百年来，人们为了认识天体和宇宙的奥秘，不屈不挠地探求着。伟大的波兰天文学家哥白尼有一句名言：“人类的天职是勇于探索”，中国古代诗人屈原说过：“路漫漫，其修远兮，吾将上下而求索”，可见探索天文知识是人类永恒的科学主题。 天文学是人类运用所掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段，对宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进行专业研究的一门科学.它是一门集人类智慧之大成的综合系统。 天文学主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。随着天文学的发展，人类的探测范围由目测的太阳、月球、天空中的星星到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为：行星层次，恒星层次以及整个宇宙。 天文学的一个重大课题是各类天体的起源和演化。天文学和其他学科一样，都随时同许多邻近科学互相借鉴，互相渗透。天文观测手段的每一次发展，又都给应用科学带来了有益的东西。 天文学的研究对于我们的生活有很大的实际意义，对于人类的自然观有很大的影响。古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。哥白尼的日心说曾经使自然科学从神学中解放出来；康德和拉普拉斯关于太阳系起源的星云说，在十八世纪形而上学的自然观上打开了第一个缺口。 牛顿力学的出现，核能的发现等对人类文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的联系。当前，对高能天体物理、致密星和宇宙演化的研究，能极大地推动现代科学的发展。对太阳和太阳系天体包括地球和人造卫星的研究在航天、测地、通讯导航等部门中都有许多应用。
2019年3月12日，今日物理学杂志发表论文，其中指出，虽然在轨道运行时金星是最靠近地球的行星，但水星确实与地球保持最近距离时间最长的行星。
一直以来我们人类都认为金星是距离地球最近的一颗行星，甚至某些同行的文章，还会起这样的标题“明明金星距离地球最近，科学家为何对火星情有独钟？”，其实不然，随着科学的日新月异，现在科学家又用新的算法得出了一个新的结论，距离地球最近的行星不再是金星，而是距离太阳最近的水星，他们的答案让人意外，恐怕很多人都想不到，至于为何，请看下文。
在3月12号的那一天，欧美的著名杂志“水星”上就发表了一篇评论性的文章，这篇文章引起了轩然大波，在欧美国家的科学界广为流传，而文章中最为颠覆人们认识的是，虽然金星在其轨道上掠过时是离地球最近的行星，但水星有可能是离地球最近行星。
至于原因，主要是因为在往常的科普中，行星距离通常使用“平均距离”来计算，这使得在计算距离地球最近的行星时，金星占了很大的一个“便宜”，具体来说，当人们计算两颗行星之间的距离时，其计算方法是两颗行星分别与太阳的距离之差计算所得，并只取两颗行星之间的距离最短值。
不过，这种方法并不准确，由于行星的运动速度各不相同，当金星在太阳的另一边时，此时的金星距离地球就非常的遥远，不能再称之为距离地球最近的行星了，为了严谨，为了科学，阿拉巴马大学研究人员就设计了一种新的计算方法，这种方法又被称之为点圆法，以此来测量行星之间的距离。
这种方法将每颗行星轨道上一堆点之间的距离进行平均计算，实际上将时间因素也考虑进来。然而用这种方法测量时，科学家们发现水星在绝大部分时间内都是距离地球最近的一颗行星，没有之一，除此以外，水星距离土星海王星以及其他行星时也是最近的一颗行星。
为了科学的严谨性，研究人员，甚至每隔24小时就会绘制这些行星在其轨道上的位置，并且利用超级计算机模拟1万年以后的结果，最终才得出这样的一个结论。
北大研究团队研究水星时有重大发现
北大研究团队研究水星时有重大发现，北京大学地球与空间科学学院的宗秋刚教授团队关于水星存在磁暴与环电流的文章，日前正式发表。北大研究团队研究水星时有重大发现。
北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授研究团队发现水星存在磁暴与环电流，破解了近半个世纪的谜题。相关研究成果于17日分别发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）和《中国科学：技术科学》（Sci China Tech Sci）上。
磁暴是太阳风与磁层相互作用所引发的磁场扰动，是众多空间天气事件中最具危害性的一种。目前，土星、木星磁层中的数千到数十万电子伏特的捕获离子所组成的环电流的存在已在观测中得到证实。因此，与之相关的磁暴现象能否发生在太阳系乃至整个宇宙中其他行星的磁层，成为目前极具研究价值的课题之一。
在太阳系中，水星是距离太阳最近也是最小的行星，拥有和地球类似的内禀磁场，可抵御太阳风冲击并形成磁层。然而，由于水星的磁场强度不到地球磁场的百分之一，它所支撑的磁层在空间尺度上要比地球磁层小数十倍。此外，水星的大气层近乎逃逸殆尽，无法提供显著电离层。此前，学界普遍认为，水星磁层过小，无法容纳被稳定捕获的能量粒子，因此倾向于认为水星不存在环电流和磁暴。
宗秋刚团队综合分析了美国国家航空航天局信使号（MESSENGER）水星探测器为期5年的观测数据。观测显示，水星的环电流在向阳面呈分叉状，与地球的赤道环电流在形态上有很大差异，这一形态与试验粒子模拟结果高度吻合。这主要是在强太阳风压缩水星磁层的条件下，质子经历Shabansky轨道导致的。这些观测结果为水星磁层中存在环电流提供了确凿证据。研究显示，水星磁层中存在类似地球磁层中的环电流，并引发水星磁暴。研究结果对理解太阳系行星演化有重要启示。
北京大学地球与空间科学学院的宗秋刚教授团队关于水星存在磁暴与环电流的文章，日前分别被国际学术期刊《自然.通讯》 (Nature Communications) 和《中国科学：技术科学》英文刊（Sci China Tech Sci）正式发表。
磁暴是最具危害性的空间天气事件，一直以来磁暴这一现象是否仅发生在地球磁层是空间科学领域最受关注的问题之一。近期，北京大学宗秋刚教授团队的观测研究显示，水星磁层中也会存在类似地球磁层中的环电流，并引发水星磁暴，终结了长达近半个世纪的谜题。这是第一次在地球之外的行星发现存在磁暴现象，对于理解太阳系行星演化有重要的启示。
磁暴是太阳风与磁层相互作用所引发的磁场扰动，它是众多空间天气事件中最具危害性的一种。一场大规模的磁暴（如1859年的卡灵顿事件）会对人类现代科技文明，包括航天器、供电线路、输油管道以及通讯系统，造成数以万亿计的损失。最近，今年2月初（2月3-5日）， 一次地球磁暴过程使得SpaceX 发射的49颗卫星中的40颗卫星毁坏。Chapman和Ferraro最早对这一现象做出物理上的解释：引发磁暴的是空间中的环电流，它由环绕地球运动的高能带电粒子所驱动。目前，部分行星（土星、木星）磁层中的数千到数十万电子伏特的捕获离子所组成的环电流的.存在已经在观测中得到了证实。因此，与之相关的磁暴现象能否发生在太阳系、乃至整个宇宙中其他行星的磁层中成为目前极具研究价值的课题。
那么，水星磁层是否存在环电流和磁暴呢？水星作为太阳系中距离太阳最近也是最小的一颗行星，拥有和地球类似的内禀磁场，可以抵御太阳风的冲击并形成磁层。然而，由于水星的磁场强度只有不到地球磁场的百分之一，它所支撑的磁层在空间尺度上要比地球磁层小数十倍。此外，水星的大气层在太阳的炙烤之下也近乎逃逸殆尽，无法提供显著的电离层。悬殊的尺度差异以及电离层的缺失使得水星在比较行星研究中具有独特的地位。
图1 水星磁层示意图
尽管水星磁层中存在着诸多与地球磁层极为相似的动力学过程，如磁层亚暴、磁尾粒子向内磁层的注入等。此前，学界普遍认为水星磁层过小，无法容纳被稳定捕获的能量粒子，因此倾向于认为水星不存在环电流和磁暴。近期，北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授团队，综合分析了美国国家航空航天局信使号（MESSENGER）飞船为期五年的观测数据。得益于信使号飞船优越的仪器设备、轨道设计和调整规划，水星磁层中的能量粒子具有高时空覆盖率，有利于研究水星能量粒子的全空间分布特征。统计结果清晰地呈现出环电流这一结构。观测显示，水星的环电流在向阳面呈分叉状（即环电流在向阳面出现在中高纬区域而非赤道处，如图1所示），与地球的赤道环电流在形态上有很大差异。这一奇特的形态与试验粒子模拟结果高度吻合。这主要是由于在强太阳风压缩水星磁层的条件下，质子经历Shabansky轨道导致的（如图1所示）。这些观测结果为水星磁层中环电流的存在提供了确凿证据，终结了持续半个多世纪的谜题。
目前观测到的水星环电流质子总能量的动态范围为焦耳到焦耳，巨大的变化幅度足以支持磁暴活动的发生。根据推算，环电流所导致的地磁场下降在 nT 到 nT之间，同比例相当于地球上Dst(Disturbance storm time, Dst)为约30 nT 到500 nT的大磁暴。此外，信使号在临近任务结束、撞击水星之前，为水星磁暴的存在提供了关键性的磁场观测证据。这一阶段的卫星轨道距离水星表面足够近，为探测地球以外的磁暴现象提供了绝佳的机会。在一次日冕物质抛射事件经过水星期间，利用一套成熟的天基地磁扰动指数算法分析了水星磁场在此期间的演化过程。这一演化过程与地球上的磁暴高度相似，包含了磁场突然下降的主相以及磁场缓慢增长回归到正常水平的恢复相。主相期间的磁场下降峰值超过60 nT，接近水星内禀磁场的三分之一。这一观测说明，尽管水星磁层与地球磁层之间存在着极大的差异，与地球上相似、甚至更为剧烈的磁暴现象依然可以在水星上发生。
北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所博士生赵玖桐为文章Zhao et al. (2022)的第一作者，北京大学宗秋刚教授与乐超研究员为文章的共同通讯作者。北京大学宗秋刚教授与中国极地研究所刘建军研究员为文章Zong et al. (2022)的第一作者和通讯作者。北京大学傅绥燕教授与宗秋刚教授为上述文章写了论评。这项工作得到了国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项、民用航天技术预先研究项目、国家自然科学基金委的经费支持。
《水利水电科技进展》 是由河海大学主办的中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊 、中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE核心期刊，近年来已连续多次获全国高校优秀科技期刊、全国水利水电系统优秀期刊、华东地区优秀期刊、江苏省优秀期刊等称号。《水利水电科技进展》为双月刊，逢单月出版，是以反映水利水电科技进展和动态为主的科技期刊。其主要任务是报道国内外水利水电建设的新理论、新技术、新成果、新经验，为我国水利水电工程建设及运行管理服务。《水利水电科技进展》 遵循“创新与实用兼顾、科学与技术并重”的选稿原则，主要刊登水科学、水工程、水资源、水环境、水管理方面的科技论文（近期特别关注：水资源利用、配置、节约和保护的新思路和新方法，大江大河综合治理中的重大水利科技问题，大中型水利工程建设中的关键技术，水环境与水生态保护、河湖治理及海岸防护研究新成果等）。优先发表 自然科学基金资助项目及其他重大科技项目的研究(技术)论文。《水利水电科技进展》创刊于1981年 。一批中国科学院院士、中国工程院院士、国内外知名专家和学者担任其顾问或编委。该刊已被《中国科学引文数据库》(CSCD)、中国学术期刊文摘数据库(CSAD)、荷兰《文摘与引文数据库》(Scopus)、美国《剑桥科学文摘》(Cambridge Scientific Abstracts，CSA)、波兰《哥白尼索引》(Index Copernicus，IC)、《中国学术期刊综合评价数据库》、《中国核心期刊(遴选)数据库》、《中国期刊全文数据库》、《中文科技期刊数据库》、《中国期刊网》、《中国数字化期刊群》、《中国科技论文在线》、《北极星网》、《中华期刊网》、《水信息网》等广泛收录。在广大读者、作者的关心和支持下，《水利水电科技进展》正在成为全国水利水电科技工作者展示科技创新的园地、交流科技信息的媒体、吸取先进科技知识的宝库，成为广大读者工作中的得力助手和亲密朋友。
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