太阳磁暴(太阳磁暴的影响)

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太阳耀斑是如何产生的?又对人类活动有哪些影响呢?

网友提问: “我知道耀斑可以电离地球大气并干扰无线电信号通信。我想进一步了解这种现象以及耀斑的其他影响。”

答:耀斑及其伴生的太阳活动对地球有着广泛的影响。我向你推荐本文,这里列举了太阳对于地球的影响(包括耀斑)。

图解:在2012年8月31日爆发的太阳耀斑,曾一直徘徊在太阳的大气层、日冕,有着长长的日珥/丝状体喷发至太空中。

你已经知道,太阳耀斑主要影响通信与无线电传输。这些高能粒子也通过其他途径影响地球。耀斑通常伴随着日冕物质、电子、质子以及离子抛射。地球对此有着天然的防护层:磁场与大气阻隔了大部分粒子。不过,仍有少量的高能粒子得以进入极低地区的大气。

图解:太阳风粒子和地球磁层交互作用的示意图 (未依实际比例)。

耀斑带来的最壮观最美丽的现象非极光莫属。高能粒子(尤其是电子)在极地地区沿着磁场线加速,与大气中的粒子相碰撞并使其发光-这光便是我们所见的极光。

图解:极光,是一种等离子体现象,主要发生在具有磁场的行星上的高纬度区域,而在地球上的极光带即是经度上距离地磁极10°至20°,纬度宽约3°至6°的区域。当磁暴发生时,在较低的纬度也会出现极光。

耀斑也带来了飞行员与宇航员的健康问题。对于绝大部分时间都在地表度过的我们而言,磁场与大气隔绝了大部分有害辐射和高能粒子。然而在高空中情况却大不相同。飞行员在极高的海拔飞行,通常接近极低,因此更多地暴露在有害环境中。宇航员也是如此。这导致了飞行员与机组人员更高的癌症患病率。甚至曾有宇航员报告看到了闪光-那是因为高能的质子击中了他们的眼睛!

相关天文知识

太阳磁暴(太阳磁暴的影响)插图

磁暴(通常称为太阳风暴)是由太阳风冲击波与地球磁场相互作用的磁场云引起的地球磁气圈的临时扰动。

引起风暴的可能是太阳日冕物质抛射(CME)或着是同转相互作用区(CIR),来自日冕洞的高速太阳风磁暴的频率伴随太阳黑子周期呈现增加或减少。在太阳活动最强的时候,地磁暴的发生频率更高,其中大部分是由CME产生的。在太阳活动最小的时候,风暴主要由CIR产生(尽管CIR风暴在太阳活动最大的时候比在太阳活动最小的时候更频繁)。

图解:在1989年3月磁暴期间,监测太空天气的GOE-7,它的莫斯科中子监测器纪录了日冕质量抛射(CME)的通过,磁场强度降到被称为福布希衰减的数值。

太阳风压的增加最初压缩了磁层,太阳风的磁场与地球磁场相互作用,并将增加的能量转移到磁层中。这两种相互作用都会导致等离子体在磁层中运动的增加(由磁层内部电场的增加所驱动),以及磁层和电离层中电流的增加。在地磁风暴的主要阶段,磁气圈中的电流产生磁力,将磁气圈和太阳风之间的边界向外推出。

图解:近地空间环境中的磁层。

一些天气现象往往与地磁风暴有关,又或者是由地磁风暴引起的。这些包括太阳高能粒子(SEP)事件、地磁感应电流(GIC)、引起无线电和雷达闪烁的电离层干扰、磁罗盘导航中断以及比正常低很多纬度的极光现象。

有记录的最大的地磁风暴,是发生在1859年9月的卡林顿事件,摧毁了部分最新建立的美国电报网并引发了火灾,此事震惊了许多电报员。1989年,一场地磁风暴激发了地面感应电流,扰乱了魁北克大部分地区的电力系统,并伴随产生了极光,影响范围直至最南边的德克萨斯州。

太阳耀斑是太阳上突然出现的极强亮度的闪光,通常在太阳表面附近和靠近太阳黑子群的地方观测到,强大的耀斑通常伴随着日冕物质抛射。即使是最强大的耀斑也几乎无法在太阳总辐照度(“太阳常数”)中检测到。

太阳耀斑发生在一个能量的幂律谱中;通常10^20焦耳的能量释放足以产生一个清晰可见的物体,而一个主要物体可以发射高达10^25焦耳的能量。

耀斑与等离子体和粒子通过日冕喷射到外层空间密切相关;耀斑也大量发射无线电波。假设喷射方向是地球,与此干扰有关的粒子可以穿透上层大气(电离层)并引起明亮的极光,甚至可能中断远程无线电通信。太阳等离子体喷射到地球上通常需要几天时间。耀斑也发生在其他恒星上,也就是所谓的恒星耀斑。高能粒子,可能是相对论性的,几乎可以与电磁辐射同时到达。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3.HPYULEMAR+西西西-curious

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外媒:NASA捕捉到“太阳的微笑”,却预示地磁暴有可能袭击地球

【环球网报道 见习记者 李诗睿】“微笑的太阳有可能给地球制造问题”,美国全国公共广播电台(NPR)、英国《卫报》、美国趣味科学网站等媒体29日消息,当地时间10月26日晚间,美国国家航空航天局(NASA)的太阳动力学天文台用卫星捕捉到了一张照片,看起来仿佛太阳在“微笑”,但“微笑”的背后可能预示着一场太阳风暴,有可能导致地磁暴袭击地球。

英国《卫报》:欢乐之光,NASA捕捉到太阳“微笑”的图像

介绍为“研究太阳及其对地球和其他世界周围空间影响”的NASA账号@NASASun 26日在推特上发布了这张照片,配文称:“今天,NASA的太阳动力学天文台捕捉到了太阳的‘微笑’。在紫外线下,这些太阳上的暗斑被称为日冕洞,是快速太阳风涌入太空的区域。”↓

美国趣味科学网站10月29日刊发题为《“微笑”的太阳本周末可能会用地磁暴袭击地球》的报道说,有人说,当你微笑时,全世界都和你一起笑。可是当太阳微笑时,全世界会沐浴在倾泻而下的等离子体中。这正是离我们最近的恒星向我们展露可爱“笑脸”时出现的令人遗憾的潜台词。

报道说,美国国家航空航天局太阳动力学天文台10月26日拍摄的图像显示,太阳大气中出现三处清晰的黑点,宛如一对圆圆的眼睛和一个欢快的三角形嘴巴。

美国国家航空航天局(NASA)的太阳动力学天文台用卫星捕捉到的“太阳的微笑”

NASA说,这些快乐的斑点其实是日冕洞——位于日冕层,也就是太阳最外层大气的一些区域,太阳风经由这些区域进入太空。日冕洞很像太阳黑子,之所以呈现黑色,是因为它们比周围等离子体的温度要低。通过这些“凉爽”的门户,太阳不断产生的带电粒子风以每小时160万公里以上的速度倾泻到太空。

据太空天气网站报道,天文学家预计,这股带电粒子风将在10月29日或30日的某个时候撞入地球磁场,有可能引发一场小型地磁暴。而哪怕最弱的地磁暴——G1级——都有可能扰乱在轨卫星的运行,并给地球带来小规模的电网波动。

对于这张“太阳的微笑”照片,《卫报》称,它发布后在网上引发热议,有人认为它像儿童节目《天线宝宝》中的太阳,也有人认为它像一种笑脸形状的巧克力饼干。不过,《卫报》也表示,尽管照片上的“微笑”看起来很友好,但专家警告说,太阳的日冕洞可能意味着有一场太阳风暴要“袭击”地球。

儿童节目《天线宝宝》中的太阳 图源:外媒

英国《卫报》报道中提到的笑脸形状巧克力饼干 图源:外媒

来源: 环球网

什么是太阳磁暴?近期将有一级磁暴袭击地球

近日俄罗斯科学家称6月2日将有一级磁暴(共五级)袭击地球。据俄罗斯科学院物理研究所太阳X射线天文学实验室消息,与此同时,5月17日还将发生一次二级磁暴,5月18日地球磁层会受到扰动。上一次磁暴发生在5月6日和7日,2018年初以来最大的一次发生在4月20日。

什么是太阳磁暴?近期将有一级磁暴袭击地球

天文学家指出,磁暴或导致动力系统发生微弱故障,对航天器控制系统产生一些影响。同时,极光可在60度及以上的高纬度地区观测到。

什么是太阳磁暴?

当太阳表面活动旺盛,特别是在太阳黑子极大期时,太阳表面的闪焰爆发次数也会增加,闪焰爆发时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。其中的带电粒子(质子、电子)形成的电流冲击地球磁场,引发短波通讯所称的磁暴。

什么是太阳磁暴?近期将有一级磁暴袭击地球

磁暴时会增强大气中电离层的游离化,也会使极区的极光特别绚丽,另外还会产生杂音掩盖通讯时的正常讯号,甚至使通讯中断,也可能使高压电线产生瞬间超高压,造成电力中断,也会对航空器造成伤害。

什么是太阳磁暴?近期将有一级磁暴袭击地球

磁暴的危害

一般太阳风暴的强度还不至于冲破地球大气和磁场的保护,对地球现存物种构成致命威胁,但对于2012年的太阳风暴,专家担心可能会成为一个例外。据科学家称,类似1859年的”超级太阳风暴”如果再次袭击地球,将给人类带来”多米诺骨牌”式的严重后果。

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