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地磁暴又要来了!会对我们造成什么影响?

党倩素
导读 【地磁暴又要来了】据国家空间天气监测预警中心消息,北京时间7月22日00时40分左右,太阳活动区13757爆发了一次较为明显的日冕物质抛射(CM...

【地磁暴又要来了】据国家空间天气监测预警中心消息,北京时间7月22日00时40分左右,太阳活动区13757爆发了一次较为明显的日冕物质抛射(CME)过程,活动爆发位置靠近太阳可见日面中心区域,相对地球方向较正。受其影响,预计在7月24日至25日地球可能出现地磁暴过程。

制造此次CME的太阳活动区13757面积很小,小到稍不注意就会漏掉,而且在正式喷发前,也没有明显的大耀斑爆发,可以说是一个“特立独行”的活动区。但就是这样一个并不起眼的小黑子,却喷发出了质量相当可观的日冕物质。

如果太阳日冕物质如约而至,那么到时,包括地球磁场跳变、高层大气密度升高、电离层原本稳定被打破等一系列空间环境变化就将发生,包括航空、航天、通讯、导航、能源、管网以及生物远距离导航都将受到影响。

另外,根据可能发生的地磁暴强度来预判,我国可能出现极光活动,但是强度比较弱。

地磁暴是什么?

日冕层温度极高的同时物质极其稀薄,此时物质以带电的等离子体形式存在。通常情况下,这些带电粒子被封闭的太阳磁场所束缚,难以成规模地逃离,但有两类情况下,它们会顺利喷薄而出:

一是日冕存在较稳定(持续数日)的特定结构,如冕洞这类温度较低、磁场线较为开放的结构,带电粒子流会在这里成功逃脱太阳磁场束缚,形成冕洞高速流。

而比其更为剧烈的,则是强烈太阳活动(包括但不限于耀斑爆发)引发的异常磁场扰动,导致磁力线出现局部开放,此时这些“磁场缺口”处更容易出现带电粒子流的快速喷薄而出,并形成日冕物质抛射(CME)事件——后者往往会引发更显著地磁暴。

当CME对应的高能粒子流进入地球磁场范围后,会使地磁场压缩变形,并将大量带电粒子注入磁层区域,引发磁层环电流急剧变化;而由于变化的电流会产生变化的磁场,这一部分带电粒子流会给地磁场额外附加一部分感应磁场,这额外附加的部分就被称作地磁扰动,其中较强者会称作地磁暴。

所以地磁暴和极光是这些太阳高能粒子流影响的两面,可以通过监测地磁暴事件的强度预报极光的强度。

通常而言,越正对地球、速度越快的CME,会产生越强烈的地磁暴;而CME也具有不同形态,通常以CME两端夹角衡量,完全成环(360°)者被称作晕状CME——这类通常是正对地球、速度极快的CME事件,往往会引发强地磁暴事件。

地磁暴除了直接反映地磁场的剧烈扰动,也代表着高能粒子流冲击地球高层大气。由于高能带电粒子流增强,部分带电粒子会深入极地平流层而让这一层面电离辐射增强,对经过极地区域的航班飞行也稍有影响。

在大气层之外,高能粒子流和地磁扰动同样对空间站、卫星的电气元件工作、飞行姿态等产生影响,在轨航天员需要注意。甚至对于部分低轨道航天器而言,由于运行区域大气密度稍大,地磁暴期间可能出现大气密度进一步升高而阻力增大,影响航天器轨道变动,这些都需要防范。

对于更多普通人而言,较强地磁暴的最直观体验,则是在高纬度区域(准确而言,是磁极周边的磁纬度较高区域)更可能看到绚烂极光,且随着高能粒子流向赤道方向扩张,不少中纬度地区,包括我国北部也能看到极光。

去年12月 地磁暴带来多地极光

地磁暴是最典型的太阳爆发活动之一,带给人类的影响除了能够直观地看到绚丽的极光,还会对航天活动以及地面电网造成影响。

2023年12月1日,据中国气象局空间天气监测预警中心发布预警,12月1日、2日,我国可能出现地磁暴活动,其中,12月1日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴。

12月1日晚,黑龙江漠河北极村出现红绿极光。而根据中国国家地理频道官方微博账号,12月1日晚,也有网友在北京怀柔拍摄到极光,这是北京史上第二次极光影像记录。

地磁暴会影响导航 而普通人不需要特殊防护

而在太空中,飞船、宇航员会遭到更多的空间高能粒子的轰击,对他们的生命健康以及航天器的安全都会产生危害。

普通人对地磁暴并不需要进行特殊防护,太阳剧烈活动与紫外辐射强弱无关。“防晒霜和太阳风暴、地磁暴完全风马牛不相及。只有上高原,大气稀薄,紫外辐射强的时候才需要。”相关专家表示,不过地磁暴的确会产生某些影响,比如对导航。“地磁暴引起的电离层扰动,会影响无线电波,产生骚扰甚至中断。”