X8.7級！太陽爆發十餘年來最強耀斑 能量究竟有多大？｜封面科考隊

封面新聞記者 張崢

大自然的力量超出人類想象。

最近，太陽耀斑、地磁暴、極光頻頻光顧熱搜頭條。我們肉眼可見的極光因為地磁暴引起，地磁暴與太陽耀斑密切相關，而太陽耀斑是什麼？有人會問：一個x級別的太陽耀斑能爆發多大的能量？對我們有多大的影響？

北京時間5月15日，太陽繼續爆發出驚人的能量。在太陽活動區13664轉到日面西邊時，綻放出一次x8.7級告別“大煙花”，這是自2013年起，11年來，太陽爆發的最大級別的太陽耀斑。“如果按照每個氫彈釋放的能量為10的17次方計算，如果x8.7級太陽耀斑持續10分鐘，就相當於有60萬個氫彈爆炸。”中國科學院國家空間科學中心研究員孫志斌15日接受封面新聞採訪時如是說。

而這還並不是宇宙最駭人的力量。太陽耀斑是太陽系裡能量釋放最厲害的形式，但在宇宙里仍然不算啥，伽瑪暴能量遠超太陽耀斑許多個量級。所以，人類的氫彈、原子彈在大自然發威面前只能是小兒科……

13664爆發x8.7耀斑（sdo衛星，世界時）

x8.7級耀斑能量有多大？

太陽x射線耀斑分成五級——a、b、c、m、x，所釋放能量依次增大10倍，x級耀斑則為大耀斑。

5月15日，國家空間天氣監測預警中心北京時間5月15日00時51分，太陽活動區13664爆發耀斑活動，耀斑的峰值強度為x8.7級，達到大耀斑等級。至此，活動區13664在過去一周內連續爆發了10次x級耀斑，而且，此次爆發還刷新了當前第25太陽活動周的最強耀斑紀錄。由於此次爆發時間處於我國夜間，因此對我國區域電離層影響不大。

x8.7級太陽耀斑是指在地球位置處輻射的峰值能流為0.00087瓦每平方米。接近0.001w/m^2，孫志斌表示，“如果x級太陽耀斑半徑大於500萬公里，這樣每秒種相當於釋放能量大約為10的20次方焦耳的能量，如果按照每個氫彈釋放的能量為10的17次方計算，也就相當於每秒大概有1000個氫彈的能量。如果x8.7級持續10分鐘，就相當於有60萬個氫彈。”

13664區域 一周不到爆發11次x級耀斑

5月以來，太陽活動出現了兩大活動區域，13663、13664，這兩個區域一前一後，連續爆發數個x級別耀斑。5月3日到8日，太陽有5次x級耀斑均為活動區13663產生，且沒有伴隨明顯的日冕物質拋射。但是5月8號以後，13664後來居上，5月8日-14日之間，一周不到爆發了11次x級耀斑，5月15日更是爆發x8.7級耀斑，為太陽第25個活動周期之最。

13664區域為何如此活躍？

太陽活動區主要由磁場和等離子體組成。磁場複雜的結構中儲存了大量的磁能，而等離子體則是太陽大氣中的主要物質成分，它們在磁場的作用下可以產生強烈的耀斑爆發。

“當太陽活動區的磁場中儲存了太多的磁能時，會通過太陽爆發釋放能量，形成耀斑。耀斑是太陽大氣中發生的最強烈的爆發現象，是磁能迅速釋放的過程。由於13664區域的磁場結構複雜，使得該區域更容易儲存和迅速釋放大量的磁能，從而產生強烈的耀斑。”孫志斌解釋。太陽活動區13664被天文學家歸為β-γ-δ類型，表明其磁場結構極為複雜。這種複雜的磁場結構為儲存大量的磁能提供了條件，也是產生強烈耀斑的重要因素。“該區域在短時間內爆發了多次x級強耀斑活動，顯示出其高度的活躍性。”

接下來太陽還會不會爆發更大耀斑？

今年是太陽活動峰年，接下來太陽還會不會爆發更大耀斑？孫志斌解釋，太陽目前在其面向地球的一側有多個活躍區域。這些活躍區域是太陽活動現象發生的地方，可能包括太陽黑子、耀斑等活動。

“根據歷史數據和太陽活動的周期性，太陽耀斑的爆發是難以預測的，但它們確實有可能在未來再次發生。太陽目前處於其第25個活動周期中，因此太陽耀斑事件需要持續監測。預測具體的爆發時間和強度仍然具有挑戰性，因為這需要深入理解太陽的內部機制和磁場變化。”

太陽活動對地球的具體影響取決於多種因素，包括耀斑的強度、位置以及是否伴隨日冕物質拋射等。在極端情況下，強烈的太陽活動可能導致地球磁場和大氣層的擾動。

那麼，13664區域還會不會繼續活躍？“目前，太陽活動區13664在經歷了一段時間的頻繁和強烈活動後，隨着太陽的自轉，已經逐漸轉出了可見日面。這意味着該區域的活動可能已經逐漸減弱或停止，至少從地球上觀測到的活動已經減少。然而，太陽活動的具體情況和未來趨勢仍然需要專業的天文觀測和數據分析來進行預測。”孫志斌表示。

太陽耀斑會不會導致空間站軌道下降？

太陽耀斑釋放的大量高能帶電粒子可能會對地球磁場和大氣層產生影響，從而影響到近地軌道的航天器。

最近太陽活動的確比較頻繁，爆發了多個x級和m級耀斑。這些耀斑釋放的能量和高能粒子流可能會對地球環境產生一系列影響，包括地磁暴、極光現象以及可能對衛星和空間站等航天器的運行造成干擾。

太陽耀斑的爆發會不會導致空間站軌道下降？孫志斌解釋，中國空間站的運行軌道下降有多方面原因，即使沒有太陽耀斑也會下降，只是下降的速度快慢不同，通常會有相應的應對措施。例如，空間站的貨運飛船可以啟動發動機來調整軌道高度，以確保空間站的安全運行。

需要警惕的是，在太陽爆發高峰期，宇航員禁止出艙活動，減少航天員工作任務。

中國空間站的軌道高度大約在400到450公里左右。如果太陽活動劇烈，可以降低軌道高度到350公里左右，可以減少太陽耀斑對空間站影響。

太陽耀斑還有哪些影響？

截至5月15日，5月總共產生了至少17次x級耀斑。

這些耀斑對地球產生了哪些影響？

首先電離層擾動。太陽耀斑爆發時，會引起向陽面地球電離層的擾動，從而影響導航定位系統、航空通信、短波通訊等。這種擾動可能導致通信質量下降或中斷，需要通信系統通過調整通信頻率或改變通信方式來應對。

高能粒子威脅。太陽耀斑爆發可能伴隨太陽質子事件，大量的高能粒子到達地球附近，可能會毀壞地球軌道上的衛星，威脅宇航員的生命安全。然而，實際上只有很小一部分能夠到達地球附近，加上地球有自身磁場的保護，因此對人類健康幾乎沒有影響。

日冕物質拋射。某些類型的耀斑，如爆髮式耀斑，可能伴隨日冕物質拋射。當這些拋射物到達地球附近時，會引起地球磁場擾動甚至地磁暴，這可能影響長距離輸電網、輸油管線以及衛星發射活動，尤其對低軌衛星的影響更大。

極光。雖然這不是對地球的直接負面影響，但太陽耀斑的頻繁活動確實為我們帶來了美麗的極光。

比耀斑更強的王者——伽馬暴

耀斑爆發的能量驚人，殊不知還有比它更厲害的對手。那就是深藏在宇宙深處的伽馬暴——宇宙大爆炸之後最劇烈的爆炸現象。

“一次伽瑪射線暴可能相當於燃燒了十多個太陽。”

約20億年前，一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”大質量恆星，燃燒完其核聚變燃料，瞬間坍縮引發巨大的爆炸火球，發出了一個持續幾百秒的巨大“宇宙煙花”伽馬射線暴。火球與星際物質碰撞產生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子穿過茫茫宇宙，徑直飛向地球。2022年10月9日21時20分50秒，這些伽馬光子抵達建設在四川的大科學裝置——高海拔宇宙線觀測站“拉索”的視場範圍，其中，6萬多個伽馬光子被“拉索”收集到。這種能量級別遠遠超過了太陽耀斑所能釋放的能量。

不過，為什麼伽瑪暴發生時普通人沒有直觀感受？孫志斌解釋，這是因為伽馬暴通常發生在遙遠的宇宙中，距離地球數十億光年之外。“由於距離遙遠，伽馬暴對地球產生的直接影響非常有限。即使伽馬暴的能量巨大，但在傳播過程中會逐漸衰減，因此到達地球時的能量已經大大減弱。”

其次是地球大氣層的保護作用，地球的大氣層對宇宙射線具有一定的屏蔽作用。“當伽馬射線穿過大氣層時，會與大氣中的分子發生相互作用，從而減弱其強度。這也是為什麼我們在地面上無法直接感受到伽馬暴的強烈輻射。”

第三是，伽馬暴的持續時間通常很短，可能只有幾毫秒到幾千秒。“這樣短暫的時間使得伽馬暴對地球的影響更加有限，因為即使其能量巨大，但在短時間內對地球的影響並不會持續累積。”