瑞典境内的天线阵列。图片来源：EISCAT AB

本报讯 2017年，挪威斯瓦尔巴群岛上空出现一道道微小的绿色光斑，悬浮在极光周边。这些碎片状类极光辐射跨度仅几千米，持续时间不足一分钟，且似乎不受磁力线的约束。“这种小东西太过奇特。”挪威斯瓦尔巴大学中心的空间物理学家Katie Herlingshaw表示。

如今，一台重要的新仪器可能会找到答案。据《科学》报道，今年秋季，总部位于瑞典的欧洲非相干散射科学协会（EISCAT AB）计划正式启用一台耗资6500万美元的新一代雷达系统——欧洲非相干散射三维雷达（EISCAT_3D）。EISCAT AB 科学主管Thomas Ulich介绍，这套横跨斯堪的纳维亚北部的雷达阵列组合，有望成为“全球最先进的非相干散射雷达”，能够全景观测电离层在太阳风暴冲击下的扰动状态。

地球磁场的磁力线将高能粒子汇聚至两极附近的大气层，因此斯堪的纳维亚北部是观测大气扰动的绝佳区域。这类扰动既干扰高频无线电通信、增加近地卫星的大气阻力，也让GPS及其他空间导航系统信号出现闪烁。EISCAT_3D将帮助科学家理解这些威胁，同时追踪日益增多的空间碎片群。

目前，有关极光研究的许多惊喜来自全球的极光观测者网络。芬兰气象研究所的空间物理学家Maxime Grandin介绍，19世纪以来，船长、修道士等业余观测者会将极光观测记录寄给科学家。如今，借助社交媒体和智能手机拍摄的图像，“民间科研爱好者彻底革新了极光研究领域”。

在民间观测者助力下，人类发现的极光种类不断丰富，但许多现象至今依然无法解释。预计EISCAT_3D有望揭示上述碎片状类极光及其他新型极光现象的内在形成机制。EISCAT AB目前已在挪威安装了一套发射-接收阵列，向高层大气发射强雷达波束；同时在芬兰和瑞典部署了数千个接收天线，用于捕捉电离层中自由电子散射出的微弱回波信号。

Grandin将现有非相干散射雷达比作“在冰川上钻小孔”，只能沿狭窄视线探测大气。相比之下，EISCAT_3D的3组天线阵列将“绘制整片天空”——构建高层大气三维图像，让科学家完整观测碎片状类极光现象的空间全貌。

Ulich表示，若无不可预见的突发故障，EISCAT_3D 的部分阵列将于今年年底投入运行。（李木子）