天博中国科学院国家空间科学中心科研人员首次观测到罗斯比波的二次谐波产生现象—新闻—科学网

罗斯比波又称行星波，是于扭转流体中以科里奥利力为答复力沿纬向流传的横波。其基来源根基理如图1所示。罗斯比波的时空标准极长。其波长与载波流体的标准相称，颠簸周期比载波流体的扭转周期长。相干探测需要于永劫间段内对于来自多个经度扇区的载波流体举行持续以及同步的监测。此外，罗斯比波的耗散性以及瞬态性让相干探测更具应战性。这些坚苦使患上罗斯比波成为近地空间中为数未几的于理论上先被猜测以后才被不雅测到的征象之一。

罗斯比波于塑造地球、太阳以及其他天体的年夜气、海洋以及等离子体的气候以及天气方面阐扬着主要作用。其非线性举动被用来注释天体的一些主要历程以及周期性，例如，太阳外貌磁布局的一些准周期性、地磁场的持久变迁。这些非线性举动中最低阶的是二次谐波孕育发生。于这个历程中，波与自身非线性彼此作用，孕育发生具备两倍频次以及波数的新波。作为一个波的原型举动，该机制广泛用在无线电通讯以及非线性光学，例如，经由过程红宝石激光器孕育发生蓝色激光(图 2)。多年来，罗斯比波的二次谐波孕育发生举动获得理论阐发以及数值模仿的撑持，但并未被现实不雅测到。

针对于罗斯比波不雅测技能上的坚苦，中国科学院国度空间科学中央太阳勾当与空间气候重点试验室范畴科学家何繁茂研究员及其互助者哄骗来自国度庞大科技根蒂根基举措措施 子午项目漠河站以及同纬度上德国朱利叶斯鲁站的流星雷达不雅测，成长了行星标准颠簸的双站台探测技能。哄骗该技能，何繁茂等发明了2019年1月平流层发作性增温事务先后地球中层年夜气中由罗斯比波惹起的一系列扰动。此中，有两个扰动周期别离为16天以及8天。这两个扰动的时间演化、频次以及波数瓜葛、和双谱以及双相关阐发(bispectral and bicoherenceanalysis)都注解，它们别离对于应着一个罗斯比波正态模及其二次谐波孕育发生。此外，作者对于双谱以及双相关提出了新的物理注释，将其别离注释为能量的供应以及接管两边之间的一个复协方差以及复相干系数。

图1�첩：罗斯比波基来源根基理示用意： (a,b) 由科里奥利力的子午向梯度充任的答复力以及(c e)由位涡守恒而决议的相速率。(a)于程度气压梯度力与科里奥利力均衡的前提下，气团沿着纬圈向东流动。(b)气团位移的子午向扰动陪同着科里奥利力的转变，该转变将孕育发生与位移扰动标的目的相反的加快度，使患上气团沿着路径l蜿蜒流动。(c)沿着l上相对于涡度的梯度使患上气团孕育发生切向的速率，该速率于纬圈标的目的上投影一直向西(局部放年夜的景象如d以及e所示)，使患上l出现出向西的相速率。(d、e)中粉色以及红色箭头暗示相对于涡度及其梯度。

图2：经由过程二次谐波孕育发生(Second harmonic generation，SHG)道理，哄骗红色激光天生蓝色激光。右边红色（694 nm）高强度激光聚焦到石英样品，经分光器后，获得左边蓝色（347 nm）激光。

该研究结果在近日揭晓于学术期刊Nature Co妹妹unications上。

文章链接:He, M., Forbes, J.M. Rossby wave second harmonic generation observed in the middle atmosphere. Nat Co妹妹un 13, 7544 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-35142-3

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