【博科园-科学科普】肉眼看来，太阳以一种持续稳定的状态，在人类的历史中没有变化。（不要用裸眼看着阳光）但是通过望远镜观测到电磁波的不同部分揭示了太阳真实本质：一个变化动态的等离子体，可见太阳生命是“”混乱”的，而这种动态的磁湍流造成了太空天气。
图注：这张太阳表面图像的较暗区域是北半球极地日冕的南部延伸。日冕洞是来自太阳快速移动粒子流的来源，并会引起地球上的极光。图片信息及版权：NASA/SDO
太空天气对地球上的人来说几乎是不可见的，但我们能看到的部分是大自然最令人惊叹的景象之一：极光。当来自太阳的高能物质撞击地球磁场时，极光就会被触发。其结果是在南北高纬度地区看到的波光粼粼的彩色条纹，也被称为北极光和南极光。（小科普：除了地球有极光外，其他行星如土星木星等都有极光，这都是行星磁场和太阳的功劳）
图注：这张照片拍摄于2017年9月，由一名宇航员在国际空间站上拍摄。图片信息及版权：NASA
有两件事可以引起极光，但都是从太阳开始。第一种是太阳耀斑，太阳表面高度活跃的区域产生更多的太阳耀斑（这是突然的），局部的太阳亮度的增加。通常情况下太阳耀斑会伴随着日冕物质抛射(CME)。日冕物质抛射是物质和电磁辐射进入空间的过程。这种磁化等离子体主要是质子和电子。日冕物质抛射通常只是分散到空间中，但并非总是如此，如果它的目标是地球的方向，地球极圈很可能会得到更多的极光活动。
极光的第二个原因是太阳表面的日冕洞。日冕洞是太阳表面的一个区域，它比周围的区域更冷，密度也更小。日冕洞是来自太阳的快速流动的物质来源。无论是来自太阳耀斑的活跃区域，还是来自日冕洞，结果都是一样的。当太阳辐射中释放出带电的粒子有足够的能量在地球磁层中撞击带电粒子时都可以被强迫进入高层大气，当到达大气层时就会释放能量，这使得大气中的成分与之反应发出光。
任何目过睹极光的人都知道光有多么惊人，光的变化和闪烁模式令人着迷。极光发生在一个被称为极光椭圆的区域，它偏向于地球的夜晚。这个椭圆被更强的太阳辐射所扩大。因此当观测太阳表面的活动增加时通常可以预测出更明亮的极光，因为极光椭圆的扩大，在南纬地区会更加明显。
图注：这张照片是新西兰的南极光。图片：Paul Stewart, Public Domain, CC 1.0 Universal
在过去的几天里，太阳表面发生的一些事情可能预示着近几晚的地球极光。一种称为跨赤道日冕洞的特征正面对地球，这可能意味着强烈的太阳风将来袭。如果是这样的话，在晚上往北或向南极圈范围看都能看到极光。当然极光只是太空天气的一个方面。它们就像彩虹，因为很漂亮，而且是无害的。但是太空天气可能会更强大，而且会产生比极光更大的影响。这就是为什么人们越来越多的努力通过观察太阳来预测太空天气。
足够强大的太阳风暴能够产生足够强的日冕物质抛射（CME），足以破坏电力系统、导航系统、通信系统和卫星等。1859年的卡灵顿事件就是这样的事件。它产生了有史以来最大的太阳风暴之一。那场风暴发生在1859年9月1日和2日，在此之前太阳黑子的数量增加了，而伴随CME的耀斑也被天文学家观测到了。这场风暴造成的极光被认为远在加勒比海的南部。
图注：太阳黑子是太阳表面的黑暗区域，比周围的区域要凉爽（温度更低），它们形成磁场特别强的地方，太阳黑子附近高度活跃的磁场常常引起太阳耀斑。图片版权：NASA/SDO/AIA/HMI/Goddard Space Flight Center
今天同样的风暴在现代科技世界，将会造成严重的破坏。2012年发现了一场破坏力巨大的风暴。在卡灵顿事件中，一对像卡灵顿事件一样强大的日冕物质抛射（CMEs）向地球袭来，只是险些撞上地球。自1859年以来，已经了解了很多关于太阳和太阳风暴的知识。现在连小学生都知道太阳活动是周期性的——周期11年，从太阳活动最大值到最小值。最大值和最小值对应于最大太阳黑子活动和最小太阳黑子活动的周期。
当太阳活动处于周期的最小值时，大多数日冕物质抛射（CMEs）来自日冕洞。美国宇航局的太阳动力学观测台(SDO)，以及联合ESA/NASA太阳和日光层天文台(SOHO)是研究太阳的太空观测站。SDO聚焦于太阳及其磁场，以及变化如何影响地球上的生命和我们的技术系统。SOHO研究了太阳内部的结构和行为，以及太阳风是如何产生的。
有几个网站允许任何人查看太阳观测数据，并了解什么太空天气可能会到来：美国国家海洋和大气管理局的太空气象预报中心有一系列的数据和可视化数据，以帮助人们了解太阳的情况。向下滚动到极光预测，观看预期的极光活动的可视化影像。美国国家航空航天局的太空天气网站包含了各种关于美国宇航局在太空天气的任务和发现的新闻。SpaceWeatherLive是一个志愿者运营网站，提供关于太空天气的实时信息。甚至可以报名接收即将到来的极光和其他太阳活动的警报。
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