太陽耀斑和地磁暴到底是什么?

北京科學(xué)中心

國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心5月11日發(fā)布地磁暴紅色預(yù)警：5月10日、11日會(huì)出現(xiàn)地磁活動(dòng)，最大級(jí)別達(dá)到超大地磁暴水平?！疤栆摺币搽S之成為網(wǎng)絡(luò)上討論度最高的詞，多次登上熱搜，微博上的討論度已經(jīng)超過了5億次。

太陽耀斑和地磁暴到底是什么？為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？這還要從太陽活動(dòng)說起了。

什么是太陽活動(dòng)

太陽活動(dòng)是太陽大氣層里一切活動(dòng)現(xiàn)象的總稱。主要有太陽黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和日冕瞬變事件等，由太陽大氣中的電磁過程引起。時(shí)烈時(shí)弱，平均以11年為周期。處于活動(dòng)劇烈期的太陽(稱為“擾動(dòng)太陽”)輻射出大量紫外線、X射線、粒子流和強(qiáng)射電波，因而往往引起地球上極光、磁暴和電離層擾動(dòng)等現(xiàn)象。太陽活動(dòng)主要影響通信、導(dǎo)航系統(tǒng)。

可以看出，太陽耀斑屬于太陽活動(dòng)的一種，而地磁暴雖然不屬于太陽活動(dòng)，但也是由于太陽活動(dòng)而引起的“連鎖反應(yīng)”。

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動(dòng)

國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心發(fā)布太陽耀斑信息提示：北京時(shí)間2024年5月9日17時(shí)13分，太陽爆發(fā)了一次強(qiáng)耀斑（X2.2級(jí)）

今年5月以來，太陽耀斑已經(jīng)爆發(fā)了數(shù)次，北京時(shí)間5月5日和6日曾爆發(fā)過三次強(qiáng)耀斑活動(dòng)，級(jí)別為X4.5級(jí)，屬于大耀斑。

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動(dòng)。一般認(rèn)為發(fā)生在色球?qū)又?，所以也叫“色球爆發(fā)”。其主要觀測(cè)特征是，日面上突然出現(xiàn)迅速發(fā)展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢，特別是在耀斑出現(xiàn)頻繁且強(qiáng)度變強(qiáng)的時(shí)候。

雖然太陽耀斑的壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，但是釋放的能量卻相當(dāng)于十萬甚至一百萬次強(qiáng)火山爆發(fā)的總能量，或相當(dāng)于上百億枚百噸級(jí)氫彈爆炸。

太陽耀斑作為太陽表面的強(qiáng)烈能量噴發(fā)，分為A、B、C、M、X五個(gè)級(jí)別，其中A為能量最小級(jí)別，X為能量最大級(jí)別。

不過別擔(dān)心，太陽“發(fā)點(diǎn)脾氣”也是有周期的，平均每隔11年，太陽活動(dòng)就會(huì)呈現(xiàn)出由弱到強(qiáng)，再由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱的周期性變化，這就是太陽活動(dòng)周。目前正處于第25個(gè)太陽活動(dòng)周的豐年，太陽將在2024年達(dá)到當(dāng)前活動(dòng)周期的峰值。

太陽耀斑爆發(fā)對(duì)地球的影響

雖然耀斑是太陽活動(dòng)的一種，太陽距離地球又很遠(yuǎn)，但是，耀斑就像太陽打了個(gè)“噴嚏”，地球也可能跟著“感冒”。

太陽耀斑爆發(fā)對(duì)地球產(chǎn)生的危害，通常取決于耀斑的級(jí)別、持續(xù)時(shí)間和釋放的能量。一般來說，X級(jí)是最強(qiáng)的耀斑級(jí)別，有潛力對(duì)地球產(chǎn)生顯著的影響，并可能引發(fā)“空間天氣災(zāi)害”。

這些災(zāi)害主要是太陽以輻射和高能物質(zhì)的形式發(fā)出，影響近地空間以及地面的人造設(shè)施。比如太陽耀斑會(huì)影響向陽面的地球電離層，短波通信、導(dǎo)航定位以及海上搜救，還有一些應(yīng)急通信，甚至手機(jī)通信等都有可能受到干擾；地面上長距離的高壓輸電系統(tǒng)和輸油管道也會(huì)受到影響。

航天員會(huì)受影響嗎

神舟十八號(hào)載人飛船于4月25日晚成功發(fā)射，執(zhí)行神舟十八號(hào)載人飛行任務(wù)的航天員乘組葉光富、李聰和李廣蘇剛剛步入“太空之旅”，那他們是否會(huì)受到影響？

北京大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)研究所副教授謝倫表示，“太陽耀斑釋放的高能粒子和輻射有可能穿透空間站的防護(hù)層，在一定程度上增加航天員暴露于輻射的風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

不過大家可以放心的是，航天員的安全并非毫無保障。謝倫表示,“他們可能需要穿戴特殊的防護(hù)服，以減少輻射的暴露，或者轉(zhuǎn)移到空間站內(nèi)部的輻射避難區(qū)域，這些區(qū)域通常位于空間站的核心部分，有更厚的輻射屏蔽?！?/p>

地球上的我們?cè)趺崔k

當(dāng)前處于第25個(gè)太陽活動(dòng)周期的上升階段，可以預(yù)計(jì)，太陽活動(dòng)將逐漸增加，太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射發(fā)生的次數(shù)將越來越多。不過不用過于擔(dān)心，地球自帶“防毒面罩”——磁場(chǎng)，它幫助我們阻擋了絕大部分太陽爆發(fā)帶來的高能粒子流。

此外，科研人員會(huì)通過各類太陽觀測(cè)設(shè)備，及時(shí)跟蹤太陽大氣的爆發(fā)活動(dòng)，做好空間天氣預(yù)報(bào)預(yù)警，特殊時(shí)段可以有選擇地關(guān)閉電網(wǎng)，及時(shí)調(diào)整通信系統(tǒng)、飛機(jī)航線或衛(wèi)星軌道，將太陽活動(dòng)造成的影響降到最低。

地磁暴是地球磁場(chǎng)全球性的劇烈擾動(dòng)現(xiàn)象

地磁暴是地球磁場(chǎng)全球性的劇烈擾動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)太陽風(fēng)暴中的帶電粒子沖擊地球磁場(chǎng)，就會(huì)使地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向發(fā)生急劇不規(guī)則變化。

當(dāng)有太陽活動(dòng)時(shí)，就可能以每秒數(shù)百千米的高速，一次性拋射出數(shù)以億噸計(jì)的太陽物質(zhì)，形成一次太陽風(fēng)暴。在這一大波高能粒子、電磁輻射等太陽物質(zhì)的轟擊下，沒有生命能幸存。但地球之所以能“幸存”，是因?yàn)榈厍蜃詭Т艌?chǎng)。

太陽風(fēng)暴撞上地球磁場(chǎng)后，磁圈也發(fā)生了變形，一部分帶電粒子從地球兩極的磁場(chǎng)“開口”進(jìn)入大氣層，就會(huì)激發(fā)絢爛的極光。

一般太陽風(fēng)暴爆發(fā)后，電磁輻射會(huì)在8分鐘左右到達(dá)地球，然后大量帶電粒子最快幾十分鐘后就會(huì)到達(dá)地球，這是第二輪影響。最后是日冕物質(zhì)拋射，會(huì)在幾天后到達(dá)，可能會(huì)引起地球磁場(chǎng)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈變化，而如果這種地球磁場(chǎng)的變化幅度超過一定數(shù)值，就是地磁暴了。

根據(jù)強(qiáng)度大小，地磁暴分為小地磁暴、大地磁暴、特大地磁暴。

前面提到了，大約每11年，太陽活動(dòng)就會(huì)由高峰進(jìn)入低谷再返回到高峰，而今年，正是太陽活動(dòng)大年，最近更是連續(xù)出現(xiàn)太陽爆發(fā)活動(dòng)，基本都是以太陽耀斑為主。

地磁暴對(duì)人體基本沒影響

地磁暴對(duì)人體的直接影響，用一句話來說就是，基本沒影響。

一般的地磁暴發(fā)生時(shí)間都不會(huì)太長。并且，地磁暴是地球磁場(chǎng)“在短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度和方向發(fā)生急劇不規(guī)則變化”，不代表磁場(chǎng)就失去作用了。

不過，它對(duì)航空航天器會(huì)有一定影響，比如各種衛(wèi)星，主要影響通信、導(dǎo)航等，而如果地磁暴嚴(yán)重，靠儀表、無線電通信、GPS導(dǎo)航的飛機(jī)、船只也可能會(huì)受影響，可以放心的是，這些影響也都是可測(cè)可控的。

今年剛好是太陽活動(dòng)大年，在地球上的我們無需過多擔(dān)心，目前尚未有研究證明太陽活動(dòng)會(huì)對(duì)人體有直接的明顯影響，至于太陽活動(dòng)會(huì)讓人犯困，目前也沒足夠的研究可以證明這個(gè)說法。

（文章源自微信公眾號(hào)數(shù)字北京科學(xué)中心）