追蹤太陽的“小脾氣”

活躍的太陽

空間天氣會引起近地空間環(huán)境擾動(dòng)，雖不像傳統(tǒng)天氣那樣直觀，但其實(shí)充斥著我們生活的方方面面。如……

太陽黑子

太陽光球中的暗黑斑點(diǎn)，它的磁場比周圍強(qiáng)，溫度比周圍低，是主要的太陽活動(dòng)現(xiàn)象。雖然不如其他太陽活動(dòng)那般劇烈，但太陽黑子擁有約11年的變化周期，研究表明在太陽黑子活動(dòng)高峰年，劇烈天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的概率會增加。

太陽耀斑

太陽大氣最大的能量釋放現(xiàn)象，爆發(fā)時(shí)大氣局部會突然變亮，并伴隨電磁輻射和粒子發(fā)射增強(qiáng)。這些高能粒子可能會穿透衛(wèi)星防護(hù)層，損壞衛(wèi)星電子設(shè)備，引發(fā)衛(wèi)星內(nèi)部電路的單粒子翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、電子器件故障甚至衛(wèi)星失控，使衛(wèi)星軌道衰減加快。

日冕物質(zhì)拋射

太陽大氣中出現(xiàn)的最大規(guī)模的快速拋射現(xiàn)象，在日地關(guān)系中起著關(guān)鍵作用。它會在幾分鐘至幾小時(shí)內(nèi)拋射出攜帶磁場的巨大等離子體團(tuán)，這些物質(zhì)撞擊地球磁層時(shí)就會產(chǎn)生地磁暴。此時(shí)，地球磁場會因變化在長距離輸電線路中感應(yīng)出強(qiáng)大的電流（即地磁感應(yīng)電流），導(dǎo)致變壓器過熱、損壞，甚至引發(fā)電網(wǎng)的局部或大面積停電。

捕捉太陽的“蹤跡”

空間天氣觀測主要分為天基觀測和地基觀測兩個(gè)部分。

天上的“眼”

天基觀測指利用星載儀器在太空進(jìn)行的觀測。我國先后有13顆風(fēng)云氣象衛(wèi)星升空，如同精密的“天眼”，共同構(gòu)建起一張嚴(yán)密的監(jiān)測網(wǎng)，全方位監(jiān)測航天器所在位置的太空環(huán)境（等離子體信息、高能粒子信息、磁場信息等），遙測太陽活動(dòng)，如被稱作“黎明星”的風(fēng)云三號E星。

地上的“眼”

地基觀測指在地表觀測平臺上進(jìn)行的空天天氣觀測。在地基監(jiān)測方面，我國已經(jīng)建立起了覆蓋全國“三帶六區(qū)”的地基空間環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，包括光學(xué)觀測設(shè)備（如太陽望遠(yuǎn)鏡）、射電觀測設(shè)備（如大型射電望遠(yuǎn)鏡、電離層測高儀、激光雷達(dá)）和地磁監(jiān)測設(shè)備（如高精度的磁力儀）等，既可以監(jiān)測太陽活動(dòng)和行星際，也可以監(jiān)測地球磁場、電離層和中高層大氣。

羲和號是我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，全名“太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星”。太陽氫阿爾法（Hα）譜線是太陽爆發(fā)時(shí)響應(yīng)最強(qiáng)的色球譜線，分析可獲得太陽爆發(fā)時(shí)的大氣溫度、速度等物理量的變化。圖為羲和號得到的太陽大氣不同高度處的多普勒速度圖。太陽自轉(zhuǎn)時(shí)不同部位的角速度互不相同，這種現(xiàn)象稱為“太陽較差自轉(zhuǎn)”?？蒲腥藛T對太陽表面大氣層自轉(zhuǎn)速度的變化規(guī)律，特別是隨高度如何變化多年來沒有定論。羲和號對太陽大氣譜線進(jìn)行觀測，進(jìn)一步構(gòu)建三維圖像，發(fā)現(xiàn)其自轉(zhuǎn)速度居然隨高度明顯增加，這是一個(gè)重要的觀測證據(jù)，對我們進(jìn)一步理解太陽構(gòu)造和活動(dòng)尤為關(guān)鍵。

位于四川省甘孜州稻城縣的圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡（千眼天珠），是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，也是子午工程二期（空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)，簡稱子午工程，分一期和二期建設(shè)，是我國一系列空間天氣領(lǐng)域國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施）的標(biāo)志性設(shè)備之一。太陽爆發(fā)劇烈活動(dòng)時(shí)，往往會伴隨射電輻射，其強(qiáng)度、頻率、空間位置等信息十分重要。千眼天珠可以探測日冕物質(zhì)拋射等太陽活動(dòng)的射電輻射，測量射電暴源區(qū)的數(shù)據(jù)，以此計(jì)算日冕物質(zhì)拋射的傳播方向和運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)一步推斷其擴(kuò)張過程，提高空間天氣預(yù)測精度。

除此之外，還有許多科研人員腳踏大地、仰望星空，記錄著天空的變化。他們與儀器一起監(jiān)測著太陽的“風(fēng)吹草動(dòng)”，讓我們有能力提前防范。未來，空間天氣預(yù)警設(shè)備將更加智能、強(qiáng)大，在變幻的宇宙風(fēng)云中，為地球家園筑牢堅(jiān)固的防護(hù)墻。

（責(zé)任編輯 / 牛一名" 美術(shù)編輯 / 周游）