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        太陽爆發強耀斑!會影響正常生活嗎?
        2024年05月07日 09時53分   山西晚報

        美國航空航天局天文臺捕捉到太陽發出的太陽耀斑。(資料圖)

        太陽活動周期及最新預測結果。

        我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“義和號”。

        我國首顆綜合性太陽探測專用衛星“夸父”一號。

        子午工程圓環陣太陽射電成像望遠鏡。圖片來源:中國新聞網、封面新聞

        國家空間天氣監測預警中心發布耀斑黃色預警,北京時間2024年5月5日14時01分,太陽爆發了一個強耀斑(X1.3級)。該事件發生時我國處于白天,耀斑對我國上空電離層產生了影響。預計未來三天,仍有可能爆發M級甚至X級以上耀斑。

        什么是太陽耀斑?

        太陽耀斑是太陽上最劇烈的活動現象之一。其主要觀測特征是,太陽大氣局部區域突然變亮,常伴隨有各種能段電磁輻射和粒子發射的增強,亮度上升迅速,下降較慢。

        雖然太陽耀斑的壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間,但是釋放的能量卻相當于十萬甚至一百萬次強火山爆發的總能量,或相當于上百億枚百噸級氫彈爆炸。

        太陽耀斑作為太陽表面的強烈能量噴發,分為A、B、C、M、X五個級別,其中A為能量最小級別,X為能量最大級別。

        太陽“發點兒脾氣”也有周期,平均每隔11年,太陽活動就會呈現出由弱到強、再由強轉弱的周期性變化,這就是太陽活動周。目前正處于第25個太陽活動周的豐年,太陽將在2024年達到當前活動周期的峰值。

        對我們有什么影響?

        耀斑就像太陽打了個“噴嚏”,地球也可能跟著“感冒”。中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任王赤介紹,太陽活動對地球空間有三輪“轟擊”。

        第一輪“轟擊”會導致電離層擾動,從而使導航衛星的精度受到影響,甚至產生上百米的誤差;

        第二輪“轟擊”會對在軌運行的航天器產生嚴重影響,一不小心,高能的帶電粒子很有可能把航天器采集到的數據全部清零;

        第三輪“轟擊”最嚴重,會對地球空間的磁場、大氣密度形成嚴重擾動,比如,1989年3月,加拿大魁北克省的電網在90秒內全面癱瘓,就是太陽爆發活動造成的。

        這些災害主要是太陽以輻射和高能物質的形式發出,影響近地空間以及地面的人造設施。比如太陽耀斑會影響向陽面的地球電離層,短波通信、導航定位以及海上搜救,還有一些應急通信,甚至手機通信等都有可能受到干擾;地面上長距離的高壓輸電系統和輸油管道也會受到影響。

        這一類災害正隨著人類太空科技的進步而逐漸凸顯出來,尤其是對衛星、航天器安全以及航空、通信、導航等領域產生影響和危害。

        如何降低太陽耀斑的影響?

        自1755年觀測到第一個太陽活動周期開始,人類現在正經歷第25個太陽活動周期的上升階段??梢灶A計,太陽活動將逐漸增加,太陽耀斑和日冕物質拋射發生的次數將越來越多。

        太陽如此“活力四射”,我們該如何防范?不必恐慌,地球自帶“防毒面罩”——磁場,它幫助我們阻擋了絕大部分太陽爆發帶來的高能粒子流。

        此外,科研人員會通過各類太陽觀測設備,及時跟蹤太陽大氣的爆發活動,做好空間天氣預報預警,特殊時段可以有選擇地關閉電網,及時調整通信系統、飛機航線或衛星軌道,將太陽活動造成的影響降到最低。

        來源:央視一套微信公眾號綜合《開講啦》、國家應急廣播、央視新聞客戶端

        太陽耀斑、日冕物質拋射……

        處于第25個活動周期的太陽想干嗎?

        今年的太陽有點忙。

        從2023年底開始,已經進入活躍期的太陽,時不時地來個大耀斑、日冕拋射物,以及由此引發的地磁暴、極光,讓打工人瞬間失眠。

        跟某些周期性事件類似,太陽發點脾氣也有周期——屬于間歇性發作,大約11年一次。

        太陽活動有周期性

        單說太陽耀斑爆發對地球的危害,就有可能擾動地球的磁場和大氣層;要是X級別大耀斑,釋放出的大量高能粒子流、造成的電磁輻射、產生的地磁暴,就有可能造成衛星、空間站的損壞,干擾無線電通信以及破壞電網等。

        為了研究太陽活動,中國科學院國家空間科學中心專門成立了一個太陽活動與空間天氣國家重點實驗室,主要的研究任務就是研究太陽活動規律,監測太陽活動變化,以此來實現對空間天氣的預報。今年是太陽活動峰年,處于第25個活動周期的太陽想干嗎?近日,記者專訪了中國科學院國家空間科學中心研究員孫志斌。

        問:從2024年以來,太陽活動呈現出什么趨勢?

        答:目前,太陽正處于第25個太陽活動周期,在今年至明年達到活動高峰。這意味著太陽爆發、耀斑,日冕拋射物等活動可能會更加頻繁地出現。因此,從2024年以來,太陽活動呈現出顯著增強的趨勢。

        問:為什么說今年是太陽活動峰年?太陽活動為什么有周期性?

        答:太陽黑子是太陽表面溫度相對較低的區域,是太陽活動的重要標志。當太陽黑子數量增多時,通常意味著太陽活動變得更加劇烈。因此,太陽黑子數量的峰值被視為太陽活動峰年的一個關鍵指標。

        至于太陽活動為什么具有周期性,這主要與太陽內部的磁場變化有關。太陽是一個充滿磁場的等離子體,其磁場由太陽內部的電流產生。這些磁場隨著太陽的自轉而發生扭曲和纏繞,最終會形成復雜的磁場結構。當這些磁場結構變得不穩定時,就會爆發出太陽風暴等活動。

        此外,太陽的活動周期還受到其他因素的影響,如太陽內部的熱核反應速率、太陽風的強度等。這些因素共同作用,使得太陽活動呈現出一種周期性的變化。根據過去的統計,太陽活動周期約為11年。

        問:從2024年年初開始的太陽耀斑爆發呈現出什么特點,未來還有沒有特大耀斑爆發?未來會不會每個月都發生X級太陽耀斑?

        答:1月1日爆發的X5.0級強耀斑,是6年多來最強的耀斑。

        根據目前的太陽活動周期和觀察到的太陽黑子數量增加,存在特大耀斑爆發的可能性。

        預測太陽耀斑爆發是一個復雜的科學問題,目前主要有幾種方法預測:第一種方式是使用望遠鏡觀察太陽表面,特別是太陽黑子的變化和活動情況。太陽黑子是太陽活動的基本標志,其數量和活動情況與太陽耀斑的爆發有密切關系。第二種方式是通過高精度的太陽觀測儀器連續監測太陽的活動,這些儀器能夠檢測出太陽表面的電磁波變化,從而預測黑子活動和可能的耀斑爆發。第三種方式是掌握太陽活動周期和黑子爆發頻率的數據,研究太陽活動的歷史數據,以確定黑子爆發的規律性和周期性,以便預測未來的爆發。第四種方式是利用數學和計算機模型建立太陽黑子活動的數值模擬,利用這些模擬數據預測太陽黑子活動的時機和強度,進而預測可能的耀斑爆發。

        盡管科學家們已經取得了一些預測太陽耀斑爆發的成果,但目前的預測方法仍然存在一定的不確定性和局限性。因此,對于每個月是否都會有X級太陽耀斑爆發的問題,目前還無法給出確切的答案。

        太陽耀斑爆發對地球的危害

        中國科學院國家空間科學中心專門成立了一個太陽活動與空間天氣國家重點實驗室,主要的研究任務就是研究太陽活動規律,監測太陽活動變化,以此來實現對空間天氣的預報,其中子午工程就是專門研究太陽活動對地球的影響。

        問:太陽耀斑爆發到什么程度,對地球有危害?

        答:太陽耀斑的爆發對地球產生危害,通常取決于耀斑的級別、持續時間和釋放的能量。太陽耀斑是太陽大氣局部區域突然和大規模的能量釋放過程,它會產生強烈的太陽風,擾動地球的磁場和大氣層。

        一般來說,X級耀斑是最強的耀斑級別,它們有潛力對地球產生顯著的影響。當強烈的太陽耀斑爆發時,可能會引發一系列對地球有害的現象,包括但不限于:

        高能粒子流:太陽耀斑可以釋放大量的高能粒子,當這些粒子流到達地球時,可能會對衛星、空間站等太空中的設備造成損壞,對宇航員構成威脅。

        電磁輻射:耀斑產生的強烈電磁輻射會干擾無線電通信,包括短波通信、電視廣播等,甚至可能導致信號中斷。

        地磁暴:太陽耀斑有時會引起地磁暴,這是太陽風中的帶電粒子與地球磁場相互作用的結果。地磁暴可以導致電網波動、衛星故障和其他技術系統問題。

        極光:雖然極光是一種美麗的自然現象,但強烈的太陽活動引起的極光可能會干擾導航系統和其他依賴地磁場的設備。

        需要注意的是,雖然強烈的太陽耀斑有可能對地球產生影響,但大多數大級別太陽爆發事件并不是專門針對地球而來的。此外,地球有自身的磁場和大氣層作為保護層,能夠抵擋大部分來自太陽的不良影響。

        問:3月底因太陽活動爆發的地磁暴沖上熱搜。未來還會不會爆發地磁暴?

        答:關于地磁暴是否會再次爆發,這是一個涉及太陽活動和地球磁場變化的復雜問題。地磁暴是由太陽活動引起的,特別是與太陽黑子和太陽風的活動緊密相關。根據最近的科學研究和觀測數據,太陽目前正處于其活動周期的高峰階段,這意味著太陽黑子數量增多,太陽活動較為頻繁。因此,地磁暴的可能性確實存在。

        然而,具體是否會再次爆發地磁暴,以及爆發的時間和強度,都是難以準確預測的。這是因為太陽活動具有復雜性和不可預測性,受到多種因素的影響??茖W家們通過觀測太陽黑子、太陽風等參數,可以一定程度地預測太陽活動的趨勢,但要精確預測具體事件仍然非常困難。

        因此,雖然今年地磁暴再次爆發的可能性存在,但具體時間和強度仍然不確定。為了減少對地磁暴等空間天氣事件的影響,子午工程的觀測儀器和太陽觀測望遠鏡監測和預警系統一直在不斷改進和完善。這些系統能夠提前檢測到太陽活動的異常,從而為衛星通信、電力系統等重要設施提供保護。

        監測太陽活動的大國重器

        問:我國有哪些對太陽活動進行監測的大國重器?

        答:我國在對太陽活動進行監測方面,確實擁有一些令人矚目的大國重器,其中包括“羲和號”以及圓環陣太陽射電成像望遠鏡等。

        “羲和號”是我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星,它的主要科學載荷為太陽空間望遠鏡,可以在不同波段對太陽進行觀測,研究太陽的活動和變化。這對于我們理解太陽活動的規律,預測太陽風暴等空間天氣事件具有重要意義。

        另外,圓環陣太陽射電成像望遠鏡也是我國太陽監測的重要設備之一。這個由313部直徑6米的單元天線構成的射電望遠鏡,是目前全球規模最大的綜合孔徑射電望遠鏡。它能夠對太陽進行連續監測,并提供高分辨率的射電圖像,有助于我們更深入地了解太陽活動的細節和過程。

        問:目前“夸父”一號的在軌運行情況如何?每天能夠傳輸回來多少關于太陽的信息?如何通過“夸父”一號對太陽活動進行預警?

        答:“夸父”一號目前在軌運行情況穩定,已經成功完成了在軌初步評估,并且所有衛星功能性能均正常。根據公開資料,“夸父”一號每天可以傳輸回來約500GB的數據量,這些數據包含了關于太陽磁場、耀斑、日冕物質拋射等多種信息,對于科學家研究太陽活動提供了豐富的資料。

        至于如何通過“夸父”一號對太陽活動進行預警,這主要依賴于其對太陽磁場和太陽上最劇烈的爆發現象——耀斑和日冕物質拋射的觀測?!翱涓浮币惶柨梢砸揽慷鄠€波段的探測,追蹤太陽爆發的全過程。當探測到可能對地球產生影響的太陽活動時,例如強烈的太陽風暴或耀斑爆發,科學家可以利用“夸父”一號提供的數據進行預警。

        問:子午工程的圓環陣太陽射電成像望遠鏡和太陽探測衛星各有什么職責?為什么有了天上的監測還要有地上的監測裝置?

        答:子午工程是一個地基綜合監測系統,它利用分布在全國各地的監測臺站,通過各種手段連續監測地球表面、中高層大氣、電離層和磁層以及行星際空間環境中的多種參數。這些數據對于理解空間環境、預測空間天氣以及保障航天器安全等方面具有重要意義。簡單來說,子午工程就像是在地面上布下了一張大網,用來捕捉和監測空間環境中的各種信息。

        而“夸父”一號則是一顆專門的太陽探測衛星,它的主要任務是觀測和研究太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射等太陽活動現象。通過“夸父”一號的觀測數據,科學家們可以更深入地了解太陽活動的規律和機制,從而更好地預測太陽活動對地球可能產生的影響??梢哉f,“夸父”一號就像是一個專注于太陽的“天眼”,幫助我們洞察太陽的奧秘。

        子午工程和“夸父”一號在空間科學領域各有側重,前者更注重對地球空間環境的全面監測,而后者則專注于對太陽的深入觀測和研究。兩者相輔相成,共同為我國的空間科學研究貢獻力量。形成天地一體化的太陽活動與空間天氣預報系統,未來還有國際子午圈等大科學裝置正在論證中。

        空間觀測衛星和地面裝置在航天和遙感領域各自扮演著不可或缺的角色,它們之間存在著一種互補關系??臻g觀測衛星能夠在太空中進行大范圍的觀測和數據收集,具有宏觀、全局的觀測能力。然而,衛星觀測也有其局限性,例如分辨率、觀測角度和時間覆蓋范圍等方面可能受到限制。

        地面裝置則可以在特定地點進行更為詳細和精確的觀測和實驗。例如,地面觀測站可以使用大型望遠鏡對天體進行高分辨率成像,或者對大氣、海洋等環境因素進行詳細的監測。此外,地面裝置還可以對衛星數據進行接收、處理和分析,為科學研究提供更為準確和全面的信息。

        因此,空間觀測衛星和地面裝置相互配合,可以提供更全面、更準確的觀測數據,有助于我們更好地了解地球和宇宙。同時,地面裝置還可以對衛星進行控制和監測,確保衛星在軌道上正常運行,并及時處理任何可能出現的問題。

        據封面新聞

        (責任編輯:梁艷)

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