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日會出現(xiàn)地磁活動，最大級別達(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？為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢？這還要從太陽活動說起了。

什么是太陽活動

太陽活動是太陽大氣層里一切活動現(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。時烈時弱，平均以11年為周期。處于活動劇烈期的太陽(稱為“擾動太陽”)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、磁暴和電離層擾動等現(xiàn)象。太陽活動主要影響通信、導(dǎo)航系統(tǒng)。

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

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動

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

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

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。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五個級別，其中A為能量最小級別，X為能量最大級別。

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

太陽耀斑爆發(fā)對地球的影響

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

太陽耀斑爆發(fā)對地球產(chǎn)生的危害，通常取決于耀斑的級別、持續(xù)時間和釋放的能量。一般來說，X級是最強(qiáng)的耀斑級別，有潛力對地球產(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)和輸油管道也會受到影響。

航天員會受影響嗎

神舟十八號載人飛船于4月25日晚成功發(fā)射，執(zhí)行神舟十八號載人飛行任務(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。”

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>

地球上的我們怎么辦

當(dāng)前處于第25個太陽活動周期的上升階段，可以預(yù)計，太陽活動將逐漸增加，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，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，科研人員會通過各類太陽觀測設(shè)備，及時跟蹤太陽大氣的爆發(fā)活動，做好空間天氣預(yù)報預(yù)警，特殊時段可以有選擇地關(guān)閉電網(wǎng)，及時調(diào)整通信系統(tǒng)、飛機(jī)航線或衛(wèi)星軌道，將太陽活動造成的影響降到最低。

地磁暴是地球磁場全球性的劇烈擾動現(xiàn)象

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

當(dāng)有太陽活動時，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”，是因為地球自帶磁場。

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

一般太陽風(fēng)暴爆發(fā)后，電磁輻射會在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到達(dá)地球，這是第二輪影響。最后是日冕物質(zhì)拋射，會在幾天后到達(dá)，可能會引起地球磁場在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化，而如果這種地球磁場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，太陽活動就會由高峰進(jìn)入低谷再返回到高峰，而今年，正是太陽活動大年，最近更是連續(xù)出現(xiàn)太陽爆發(fā)活動，基本都是以太陽耀斑為主。

地磁暴對人體基本沒影響

地磁暴對人體的直接影響，用一句話來說就是，基本沒影響。

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

不過，它對航空航天器會有一定影響，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)、船只也可能會受影響，可以放心的是，這些影響也都是可測可控的。

今年剛好是太陽活動大年，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會對人體有直接的明顯影響，至于太陽活動會讓人犯困，目前也沒足夠的研究可以證明這個說法。

（文章源自微信公眾號數(shù)字北京科學(xué)中心）