“陪你去看流星雨落在这地球上”,流星雨的降临给世人带来种种浪漫遐想。其实,每天都有数不胜数的流星光临地球,只是绝大部分在穿越大气层时即“半道崩殂”。风过留声,流星经过应留痕,流星体进入地球大气,经历溅射、碎裂、烧蚀和蒸发等过程,在高空产生持久的金属离子层。科学家们思考着能从这些“天外来物”的痕迹中获得哪些信息呢?上世纪40年代有科学先驱开始尝试用雷达来观测流星,通过分析接收到流星余迹反射的无线电回波,可以得到流星数目、方位、速度并进一步获取背景高空大气的风速、风向等信息。
基于流星等离子体尾迹回波信号,子午工程团队成员,中国科学院地质与地球物理研究所研究团队,利用子午工程东经120°流星雷达链观测数据,对流星雨普查与中高层大气动力学变化性开展了多方面科学研究。研究结果揭示了天龙座流星雨流星特征及爆发规律(图1)、获取了中层顶区域重力波动量通量年际间变化(图2)、并结合卫星观测给出了非迁移大气潮汐波动的逐日变化规律(图3)。
研究内容一方面对流星雷达能够获得的各类别级数据给出了不同角度评估与验证,另一方面也对中层顶-低热层区域存在的重要且广受关注的物理现象开展了探索性研究,体现出子午工程流星雷达观测数据在不同视角下科学价值。
图1 全天空雷达观测的天龙座流星雨流星(a)辐射源、(b)速度和(c)高度分布特征
图2 漠河上空不同高度重力波动量通量的年际间变化规律
图3 有限观测点提取纬向风DE3大气潮汐逐日变化与传统FFT结果对比