科技前沿|这几天热议的太阳耀斑是什么?相当于1-10亿颗氢弹爆炸

封面新闻记者 张峥
中国第一颗太阳观测卫星“羲和号”1月6日拍摄到X1.2级太阳耀斑,相当于1-10亿颗氢弹爆炸。
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“羲和号”拍摄到X1.2级太阳耀斑
左下,为耀斑
“6日、9日的太阳爆发是在太阳的东边缘附近,不朝向地球,近期地磁指数还比较平静,目前看来对地球磁场扰动还不明显。” “羲和号”卫星科学与应用系统总设计师、南京大学天文与空间科学学院教授李川12日告诉封面新闻。他同时表示,网友们关注的美国联邦航空局 (FAA) 计算机停机,全美航班停飞,与太阳耀斑没有直接关联。
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李川
X级耀斑
相当于1-10亿颗氢弹爆发
近期,太阳活动活跃。据国家空间天气监测预警中心数据,1月6日至今,太阳爆发了三次X级耀斑和多次M级耀斑。
太阳耀斑是太阳局部区域突然增亮的现象,是最剧烈的太阳活动之一。李川告诉封面新闻,耀斑的能级分类基于软x射线的流量,分别为A、B、C、M、X一共是五个级别,X级别是最高级别。如果流量高于(10^-4 W/m2) 10的-4次方瓦/平方米,我们就把它称之为一个X级的样板,如果超过(10^-5 W/m2 10的-5次方瓦/平方米,那么我们就把它称之为一个M级的耀斑,依次往下。一个X级的耀斑,它的能量相当于1-10亿颗氢弹爆发的能量。而通过中国第一颗太阳观测卫星“羲和号”,1月6日拍摄到的太阳耀斑,有X1.2级,它出现的位置,是在太阳东侧边缘。从照片看,像一团闪亮金色的火球。“因为卫星运行轨道的原因,羲和号近期拍摄到的太阳耀斑爆发,包括几次M级耀斑和6日拍摄X1.2级耀斑。6日拍摄的照片抓住了后相,还不是耀斑爆发的最高峰值。”
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羲和号飞向太阳
6日、9日耀斑爆发
并未引起地磁暴
李川告诉封面新闻,太阳爆发,对地球附近空间造成扰动、干扰破坏,主要通过三种方式。第一个方式是耀斑。X级耀斑爆发,会产生高能电磁辐射,比如x射线、紫外射线、伽马射线,这些电磁辐射只需要8分钟就可以到达地球,这是第一波的扰动。“8分钟到达地球,它会影响地球的电离层,有可能会对我们通讯和导航系统造成干扰。”
第二波的攻击就是太阳爆发产生的一些高能带电粒子,这些粒子会以零点几倍的光速,也就是它大概要经过几十分钟到几个小时,到达地球。这些高能的粒子有可能会对一些航天设备,对一些卫星上面的元器件造成辐射损伤。这是第二波的攻击。
第三波的是最重要的,我们称之为日冕物质抛射,就是太阳爆发之后会把大批的物质从太阳抛射向行星际空间。这些大规模的等离子体物质会经过几十个小时或者几天到达地球,因为它的速度相对来说慢,但是由于对磁层的影响主要是由日冕物质抛射造成的,这就引起了地球磁场的扰动,产生了地磁暴。
“1月6号和1月9号的这两次太阳爆发,发生的位置是在太阳的东边缘附近,它所产生的日冕物质抛射,不朝向地球。这两次爆发之后的最近这些天,从1月6号开始到现在,地磁指数还比较很平静,说明这两次大的太阳爆发都没有产生地磁暴。如果爆发的位置在太阳中心或者偏西边,那对地球的影响就比较大了。”对李川的判断,太阳物理专家刘煜教授也表示赞同。“由于这两个耀斑发生位置在太阳表面的边缘处,这种位置通常产生不了对地球的剧烈空间天气影响。”
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“万圣节事件”
引发瑞典5万户居民家庭停电
1995年到近期,科学家观测到的最强的耀斑发生在2003年10月底。耀斑级别达到X28,致使瑞典南部的5万户居民短暂失去电力供应。“从10月底到11月初,太阳爆发多次,最强的达到X28级,我们称之为万圣节事件。它伴随着的日冕物质抛射也非常强,位置也在太阳西半球,爆发非常大,产生了地磁暴。”
太阳爆发为什么会引发停电?“磁暴发生之后,地磁场会产生一个强烈的扰动。根据电磁感应原理,它会产生一个感应电场,如果这个电场施加在输电线上,就会造成输电线额外的电压,烧毁变电站。”
地磁暴不光对地面系统产生影响,对空间站、卫星也会造成影响。在2022年,因受到地磁暴的影响,马斯克公司旗下约40颗“星链”卫星无法进入轨道。
那么如何规避太阳爆发对地球的影响?李川表示,可以在一定程度规避。“如果我们能够通过观测,预测一个超级大的爆发,如果它发生在日面中心位置附近,我们可以提前十几到几十个小时预测。因为大的日冕物质抛射,从太阳传到地球需要几十个小时的时间,我们可以利用这几十个小时的时间来对卫星进行一些操作,比如关闭它的一些元器件。”
不过,李川也表示,网友们关注的美国联邦航空局 (FAA) 计算机停机,全美航班停飞,与太阳耀斑没有直接关联。