科技日报|如果人类旅居月球，这个细节得先弄清楚( 二 ) 有研究显示

“卫星传回的数据是海量的，不同的科研团队会设定不同的研究目标，我们在进行另一项研究工作时，关注到这一时段的等离子体和磁场数据有些特别，和磁层有很大的区别。 ”史全岐说。
团队通过对更广泛的数据进行筛选和分析，发现过去在月球轨道附近的观测中还没有出现地球磁层尾部大幅度偏转的报道。团队发现在这个事例里面一个行星际激波通过后太阳风发生了大幅度转向，导致磁层在月球轨道处产生大幅度的偏转：磁尾就像被风吹拂的“风向袋”一样摇摆。
这样的摇摆使得月球的空间天气来了一个“大变脸”：位于满月期间的月球直接暴露于地球磁鞘——即被加热和压缩了的太阳风——之中，如果此时月表上有探索活动，而宇航员和基地设施没有得到有效保护，那么地球磁场也不会给予有效的屏蔽，很有可能将被刚好到来的高能太阳粒子辐射袭击。
打个比方，就像在狂风大雨中， “月球（包括月表的人和物）”即使站在伞下，但雨水和时而出现的冰雹也会打击到它。
而这样的磁层偏转现象，从1972年有预测以来一直被认为只能发生在距离地球很远的地方，如三倍以上的地月距离上，从未被观测到可能殃及月球。
“最开始我们的角度是研究地球磁尾中的流动，但当它发生在月球轨道，那么意味着和月球空间环境有所关联。 ”史全岐说，理论研究出现了潜在的应用价值，于是团队联系到中科院国家空间科学中心，开展了更深入的研究。
逼真模拟的重现与再发现
山东大学史全岐团队与国家空间科学中心副研究员唐斌斌共同合作，在空间天气国家重点实验室开放课题的支持下，一方负责观测，一方负责模拟，在中科院、北大、南信大等单位同事的帮助下，希望对月球空间天气的“变脸”原因进行更细致的探索。
国家空间科学中心的全球磁流体模拟程序是世界主流的模式之一。唐斌斌介绍， “全球磁流体力学（MHD）模拟是在磁层尺度上进行三维建模，来得到太阳风和磁层是如何进行相互作用的。具体来说，模型把已知的上游太阳风参数作为输入，求解三维磁流体力学方程组，并在电离层等边界条件的约束下得到整个磁层空间的等离子参数和磁场位型的分布和其随时间的演化。 ”
“我们使用的全球磁流体力学模型是由我国自主开发的PPM-LR磁流体力学数值模型，该模型具有精度高、耗散小等特点，可以很好地用来研究我们所关心的问题。 ”唐斌斌说。
模拟的一个好处是，可以对地月空间的磁场和等离子活动进行整体的再现，克服了卫星只有一两个点的观测的局限性。通俗地说，模拟看全局，卫星只能看到它所在点的参数。
另一方面，通过模拟，除了可以再现观测的情况外，还可以通过改变不同的输入条件，去看看在众多复杂的因素里面，到底哪个因素占主导地位。相当于可以做很多次实验，即数值实验。
“因为不清楚到底是观测中倾斜的激波还是倾斜的太阳风起主导作用，我们就改变不同的条件作了多次模拟，例如，在一次模拟里面，我们让行星际激波正面冲击地球，仅仅让太阳风的方向发生突变，结果我们发现磁层可以发生同样的偏转。 ”史全岐说，太阳风本身的转向就能促成地球磁场偏转的发现，意味着这种偏转情况发生的频率可能会比原来想象的还要高，因为满足偏转条件的太阳风出现的概率，比行星际激波出现的概率高很多。
偶然而至的行星间激波将团队的关注点引入到月球轨道的地球磁层偏转上，但持续深入的研究，让团队发现了更大的秘密——
“我们也用另一种模型进行了结果的验证。两种不同的全球磁流体模拟结果都表明，月球位置上的磁尾偏转主要受太阳风方向的控制，时间尺度约为半小时。 ”
摸清规律
可望为登月“播报”空间天气预报