揭秘地磁暴

2024年，地磁暴異常多發(fā)，這使得地磁暴成為新聞中的“?？汀薄Ｄ敲?，什么是地磁暴？為什么2024年地磁暴異常多發(fā)呢？

太陽(yáng)“發(fā)怒”，地球磁暴

地磁暴是由太陽(yáng)表面的爆發(fā)活動(dòng)引起的地球磁場(chǎng)劇烈擾動(dòng)現(xiàn)象，主要形成原因是太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射。

作為太陽(yáng)活動(dòng)的重要表現(xiàn)，太陽(yáng)耀斑指太陽(yáng)局部區(qū)域劇烈爆發(fā)，產(chǎn)生強(qiáng)烈閃光的現(xiàn)象。太陽(yáng)耀斑爆發(fā)時(shí)，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)釋放大量能量，產(chǎn)生多種高能電磁輻射，如γ射線、X射線等。這些輻射會(huì)影響地球的電離層，引發(fā)地磁暴。

日冕是太陽(yáng)大氣的最外層，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)烈太陽(yáng)活動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生日冕物質(zhì)拋射。一次日冕物質(zhì)拋射能將數(shù)億噸的物質(zhì)高速拋離太陽(yáng)表面。這些物質(zhì)不僅有巨大的動(dòng)能，還攜帶著強(qiáng)大的磁場(chǎng)能，一旦“擊中”地球，就會(huì)導(dǎo)致地球磁場(chǎng)方向與大小變化。

雖然太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)的威力很大，但也不必過(guò)于擔(dān)心它對(duì)地球的影響，因?yàn)橛钪孀銐虼?，大多?shù)的太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)并不是專門沖著地球來(lái)的。太陽(yáng)耀斑釋放出的輻射主要是X射線和紫外線，而地球大氣層能夠吸收這些輻射，保護(hù)我們免受傷害。

衛(wèi)星上天，觀測(cè)預(yù)報(bào)

羲和號(hào)和夸父一號(hào)是我國(guó)自主研制的太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星，雖然都是去“拜訪”太陽(yáng)的，但各有所長(zhǎng)。2021年10月14日，太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星羲和號(hào)成功發(fā)射，開啟了我國(guó)綜合性太陽(yáng)探測(cè)時(shí)代。羲和是中國(guó)神話中太陽(yáng)的母親。給衛(wèi)星起這個(gè)名字，就是希望它能像媽媽一樣，細(xì)致入微地觀察太陽(yáng)。

自發(fā)射以來(lái)，羲和號(hào)按照既定計(jì)劃開展科學(xué)觀測(cè)，為太陽(yáng)光球?qū)雍蜕驅(qū)幼錾疃葤呙?。作為羲和?hào)主要的科學(xué)載荷，Hα光譜成像儀是太陽(yáng)的專屬“攝影師”，能夠在46秒內(nèi)完成全日面掃描，獲得超過(guò)1600萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的光譜信息。這些光譜包含太陽(yáng)的大氣信息，能幫科學(xué)家預(yù)報(bào)太陽(yáng)的“壞脾氣”，保護(hù)地球。

夸父一號(hào)瞄準(zhǔn)的是太陽(yáng)磁場(chǎng)、太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們的形成、演化、相互作用，同時(shí)為影響人類航天、通信、導(dǎo)航等活動(dòng)的空間災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)提供支持。

太陽(yáng)活動(dòng)具有周期性，通常11年為一個(gè)周期。2019年底，第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期開始，并將持續(xù)到2030年。2023年以來(lái)，太陽(yáng)活動(dòng)明顯增強(qiáng)，X級(jí)耀斑、太陽(yáng)質(zhì)子事件、大地磁暴等強(qiáng)爆發(fā)事件頻發(fā)，頻次和強(qiáng)度遠(yuǎn)高于第24個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期。

基于這個(gè)背景，夸父一號(hào)選擇在2022年10月9日升空，實(shí)現(xiàn)在一顆近地衛(wèi)星平臺(tái)上對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)、太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射日面形成和近日面?zhèn)鞑サ耐瑫r(shí)觀測(cè)，觀測(cè)記錄到了太陽(yáng)活動(dòng)逐漸活躍直至達(dá)到高峰的全過(guò)程，捕捉到了更多劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。

時(shí)刻關(guān)注，科學(xué)防護(hù)

地磁暴通常不會(huì)對(duì)人體健康造成直接影響，卻會(huì)給我們的生活帶來(lái)不便，比如影響無(wú)線電波的傳播、干擾無(wú)線電通信、影響飛機(jī)和輪船等的導(dǎo)航。強(qiáng)地磁暴還可能會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，甚至可能導(dǎo)致變壓器或其他電網(wǎng)設(shè)施損壞，引起電力中斷。

地磁暴更為深遠(yuǎn)的影響是在航天領(lǐng)域。地磁暴產(chǎn)生的高能粒子會(huì)對(duì)在軌衛(wèi)星造成損害，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或衛(wèi)星功能故障。地磁暴期間的輻射增加可能對(duì)航天員造成威脅。

除了不利影響，地磁暴還有一個(gè)美麗的副產(chǎn)品——極光。地磁暴期間，帶電高能粒子從太空沉降，被地磁場(chǎng)導(dǎo)引進(jìn)入地球大氣層，并與高層大氣中的原子碰撞釋放能量，產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。極光通常出現(xiàn)在地球的極區(qū)附近，但在地磁暴強(qiáng)烈時(shí)，可以擴(kuò)展到更低的緯度，甚至在遠(yuǎn)離極區(qū)的地方也能觀測(cè)到。例如，2024年12月1日晚，內(nèi)蒙古額爾古納、黑龍江漠河以及北京等地都觀測(cè)到了極光。

面對(duì)地磁暴，我們要時(shí)刻關(guān)注它的最新動(dòng)態(tài)，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。地磁暴期間，大家應(yīng)盡量待在堅(jiān)固的建筑物內(nèi)，遠(yuǎn)離窗戶和外墻；避免進(jìn)行戶外活動(dòng)，如登山、釣魚等。