太阳“发脾气”，地球出现这一幕

2024-3-26 08:42| 发布者: 如风

摘要: 日前中国气象局发布大地磁暴预警，预测3月24日、25日和26日三天可能出现地磁活动。地磁暴是啥？对人类活动会产生哪些影响？地磁暴是什么地磁暴是地球磁场全球性的剧烈扰动现象，是一种典型的太阳爆发活动。引起地磁 ...

日前中国气象局发布大地磁暴预警，预测3月24日、25日和26日三天可能出现地磁活动。地磁暴是啥？对人类活动会产生哪些影响？

地磁暴是什么

地磁暴是地球磁场全球性的剧烈扰动现象，是一种典型的太阳爆发活动。引起地磁暴的主要是太阳爆发活动中发生的日冕物质抛射（CME），一次抛射可将数以亿吨计的携带强大磁场能的太阳物质，以每秒数百到数千米的高速抛离太阳表面，它们一旦命中地球，就会引发地磁场方向与大小的变化。一般来说，越正对着地球、速度越快的日冕物质抛射，就会产生越强烈的地磁暴。

地磁暴时太阳高能粒子流对地球周边区域/地磁场相互作用的示意图。来源：科普中国

太阳活动存在周期性，大约11年一个周期。从2019年12月开始，我们进入有记录以来的第25个太阳活动周期。在这个周期中，太阳活动明显增强，规模较大的日冕物质抛射、X级太阳耀斑等强爆发事件时有发生，较为轻微的地磁扰动以及更为强烈的地磁暴频率亦因此上升。

引起地磁暴的重要元凶

能够引起地磁暴的重要元凶包括“太阳耀斑”和“爆炸日珥”。太阳耀斑，是指太阳大气层中突然增亮的现象，一般它也伴随着大量的能量释放，这个能量大概相当于几千亿颗氢弹同时爆炸的能量。但就像地球上 “干打雷、不下雨”的现象一样，耀斑和日冕物质抛射并不一定同时出现。

虽然太阳耀斑爆发不罕见，但是出现X级的耀斑却并不多。人们根据耀斑爆发过程中所释放的X射线强度峰值来描述耀斑的大小，目前主要分为A、B、C、M、X共五个级别，每个级别之间能量相差十倍。 A、B、C级都属于小耀斑，M级为中等强度，当达到M5级时，空间天气预报人员就要关注可能出现的效应事件，X级算做正儿八经的大耀斑。

两个“蠢蠢欲动”的太阳耀斑。来源：央视新闻

本次中国气象局发布的大地磁暴预警，主要由于前几天太阳爆发大耀斑，耀斑峰值强度为X1.1级，而且，这场爆发还有另一个特别之处：由两个活动区共同完成的“双重奏”，且引起的日冕物质抛射过程发生的位置几乎正对地球。从地球看去，喷发物形成一个圆面，也就是“全晕”。此类爆发活动喷出的太阳物质相对地球速度快、覆盖度高，可能会引起比较强的地磁活动。

日冕仪拍摄到日冕物质抛射过程。来源：央视新闻

有记录以来最大的太阳耀斑爆发在2003年10月底，级别达到X28，致使瑞典南部的5万户居民短暂失去电力供应。

耀斑强度的“历史排行榜” 来源：广西日报社

日珥，则是从太阳表面向外延伸的大型等离子体和磁场结构，通常呈环形，可以向外延伸到日冕。日珥分宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三类，通常对人类没有什么影响，但日珥中的“爆发日珥”则不然，因为它们可能会引发“日冕物质抛射”。据统计，所有的爆发日珥中，大约70%的爆发日珥与日冕物质抛射有关。

日珥。网络资料图

地磁暴对我们有何影响

很多人担心，地磁暴是否会影响人类健康和安全。中国科学院国家空间科学中心研究员刘勇表示，地磁暴通常对人体健康没有影响。“地磁暴对身体和航空出行不会有什么影响，虽然会对电子通信产品有一定的干扰，但影响都是非常小的，也有应对措施。”清华大学天文系副教授蔡峥则表示，地磁暴更多影响是对在国际空间站等环境中工作的宇航员。磁暴期间辐射增加，宇航员通常需要采取额外的防护措施。

人们对地磁暴最直观的感受，就是它所带来的极光。极光常见于地球南北极等高纬度地区，据国家空间天气监测预警中心工程师韩大洋解释，“极光的发生范围与地磁暴强度存在对应关系。对于北半球而言，地磁暴越强，极光发生的范围就会越往南扩，如果足够强的话，就可能在我国夜空出现极光。”

就在3月25日凌晨，我国内蒙古根河市已经可以看见此次地磁暴活动引起的极光。

内蒙古根河市极光。来源：央视新闻

去年11月30日，中国气象局国家空间天气监测预警中心发布大地磁暴预警，预报称2023年11月30日、12月1日、2日可能出现地磁暴活动。受地磁暴影响，12月1日，北京、黑龙江、内蒙古呼伦贝尔等多地出现了极光现象。

2023年12月1日晚黑龙江省出现的极光。

除了美丽的极光，地磁暴也隐藏着“危险”。它可能会影响无线电波的传播，从而干扰地面通信和卫星信号，这可能影响导航卫星系统的精确度，以及手机和卫星电视的信号质量。

同时，强烈的磁暴可能会对电力传输系统产生影响，在输电线路上形成强烈的磁暴感应电流，这种感应电流导致变压器过载，严重情况下甚至会损坏输电设备。1989年，加拿大魁北克地区电网的核心变压器被地磁感应电流烧毁，导致该地区大规模断电。

地磁暴带来的高能粒子流和地磁扰动对空间站、卫星的电气元件工作、飞行姿态等产生影响。甚至对于部分低轨道航天器而言，地磁扰动会引起大气密度变化、大气阻力增加形成了“飞行速度减慢——高度降低——阻力更大——进一步减速——高度更快降低”的恶性循环，给航天器安全造成极大威胁。2022年2月，受地磁暴影响，多颗美国星链卫星未能按照计划进入预定轨道。当时发生了两次地磁暴，刚发射升空的星链卫星还没来得及“舒展筋骨”，就被各种微粒“撞晕”了。

强烈的地磁活动也可能会影响动物的迁徙和导航能力。“对于借助太阳和地磁导航的信鸽而言，地磁暴带来的影响是巨大的。”韩大洋介绍，去年12月初爆发的地磁暴给信鸽归巢制造了不小的麻烦，甚至有的赛鸽俱乐部当天的归巢率只有百分之十几。

地磁暴可提前预报

由于地磁暴带来的种种影响，预测地磁暴、观测太阳活动就显得尤为重要。2021年，我国发射了首颗太阳探测试验卫星——“羲和号”，可用于观测太阳大气活动、对地磁暴进行预警，以便及时做好预防措施。2022年，“羲和号”第一次成功扫描了太阳Hɑ波段光谱。目前，“羲和号”每扫描一次太阳全日面只需要46秒，效率很高。