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2024年5月13日
科学家说，耀眼的极光只是一个热身，因为可能会有更多的太阳风暴
《自然》杂志采访了物理学家，探讨了未来几个月以及更长时间太阳达到“极盛”时的情况。
作者:亚历山德拉·维茨 
2024年5月10日，在英国惠特利湾，一群人在北极光照亮的天空下拍照。
5月10日，英国惠特利湾的人们拍摄了北极光的照片，由于一场大规模的太阳风暴，北极光在比平时低的纬度上变得可见。作者:伊恩·福赛斯/盖蒂
周五和周六，在比平时低得多的纬度上看到的北极光和南极光的惊人照片充斥着社交媒体。对于空间气象科学家来说，由肆虐的太阳风暴产生的极光是人们期待已久的戏剧性证据，表明太阳正在接近其11年活动周期的顶峰。
卫星运营商、电网管理者和维护关键技术基础设施的其他人仍在评估这一历史性事件的影响——这是自2003年以来最严重的地磁风暴。但大多数主要系统似乎都经受住了这次爆炸。
这令人鼓舞，因为可能会有更多的风暴:太阳活动周期中最强大的地磁风暴可能发生在预计今年晚些时候出现的“太阳活动高峰期”之后。《自然》杂志解释了过去几天发生的事情以及太阳物理学家接下来的预期。
为什么现在会出现这种情况？
直接原因是一群太阳黑子，被称为活动区3664，出现在目前面对地球的太阳赤道下方。科罗拉多州博尔德市美国国家海洋和大气管理局太空天气预测中心的太空天气预报员肖恩·达尔表示，该星团的宽度约为地球的17倍，可能是2019年开始的当前太阳周期中观测到的最大和最复杂的太阳黑子区域。
大约从5月8日开始，活跃区域3664发出了至少七次磁化等离子体爆炸，或日冕物质抛射，以每秒1800公里的速度冲向地球。伴随着带电粒子波和其他太阳碎片，日冕物质抛射淹没了太空气象探测器。博尔德国家太阳天文台的太阳物理学家瑞安·弗伦奇说，这种体验是“催眠式的”——首先是看着数据涌入，然后是对目睹极光的“原始敬畏”。
在5月8日左右开始的一场凶猛的太阳风暴中，太阳释放出了磁化等离子体流（在这张紫外线图像的右下角可以看到一个）。信用:美国国家航空航天局/SDO
这场风暴有多大？
从很多方面来看都是巨大的。在描述地磁风暴的五级尺度上，它是“极端的”，根据地球磁场变化指数，它是“超级风暴”。
然后是极光。地球磁场通过改变地球周围有害粒子的方向来保护人类和其他生命免受太阳风暴的影响。但是当日冕物质抛射的物质猛烈撞击磁场时，它会将能量释放到地球高层大气中。那里的化学元素，如氧和氮，被电离并发出各种颜色的光，形成了极光。极光通常出现在地球的两极附近，但在5月10日，由于太阳风暴的强度，极光出现在纬度非常低的地方，包括墨西哥。
“令人难忘，”英国泰恩河畔纽卡斯尔诺森比亚大学的空间物理学家斯蒂芬·亚德利说。极光如此活跃，以至于她不得不从她在苏格兰的观察点向南看，而不是向北看。
它产生了什么影响？
太阳风暴中断了全球无线电和GPS通信。航天公司太空探索技术公司的子公司Starlink提供的宽带互联网连接——依靠5000多颗卫星提供的服务——报告称信号质量暂时下降。太空气象物理学家塔米莎·斯科夫在社交媒体平台X（原推特）上发文称，这可能是因为通信中断或风暴改变了地球大气层的密度并对卫星造成了阻力。
凝视太阳——来自太空的特写图像改写了太阳科学
预计到极端的太阳活动，电网运营商已经采取了保护措施——地磁风暴会在电网中引发额外的电流，导致停电。新西兰电力传输服务部门暂时关闭了全国部分线路，以防止设备受损。
美国国家航空航天局5月10日表示，预计国际空间站上的四名美国和三名俄罗斯宇航员不会受到威胁。中国天宫空间站上有三人，但也没有关于那里采取预防措施的报道。
一些卫星确实停止了科学观测。例如，美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台在风暴来临前暂时停止收集天文数据作为预防措施，并收起仪器以保护它们免受辐射爆炸的影响。该机构的一位发言人说，在风暴期间，美国国家航空航天局的冰测量卫星ICESat-2在经历了意想不到的旋转时自动停止了科学研究，这很可能是由于大气阻力增加造成的。
科学家们还能从这场风暴中学到什么？
可能会有新的见解出现。欧洲航天局的太阳轨道探测器相对于地球几乎在太阳的后面，这给了它一个不同的风暴视角。活跃区域3664现在正旋转离开从地球上看到的太阳一侧，进入太阳轨道飞行器的视野。“如果这个太阳黑子打算继续在太阳的另一边进行攻击，我们应该会在接下来的几天里有更好的想法，”该航天器的仪器操作科学家大卫·威廉姆斯说。美国国家航空航天局的帕克太阳探测器正处于一系列穿越太阳外层大气的潜水过程中，恰好位于其环绕太阳轨道的最外侧，可以提供额外的视角，但数据可能需要一段时间才能到达地球。
科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家香农·库里说，研究人员预计未来几天将发生日冕物质抛射撞击火星。围绕这颗红色行星运行的美国国家航空航天局MAVEN航天器可以观测到这次碰撞。
下一次大风暴什么时候会影响地球？
任何时候。科学家们预计，由于他们正在观察的太阳黑子数量，当前的太阳周期将在今年某个时候达到峰值。最大的风暴通常发生在官方峰值之后的几个月到几年。达尔说，此外，随着太阳活动周期的进行，太阳黑子往往会出现在更靠近太阳赤道的地方，从而增加了日冕物质抛射直接射向地球而不是射向太空的可能性。
https:///10.1038/d41586-024-01432-7
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