20年來最強地磁暴背後:比地球寬16倍的太陽黑子群「發飆」,或持續至13日

2024年05月12日20:25:10 科學 1818

新華社消息,美國國家海洋和大氣管理局NOAA)5月10日發佈極強地磁暴(G5級)預警,太陽日冕物質拋射引起的地磁暴對地球的影響將從10日持續至12日。這是自2003年10月以來,該機構首次發佈最高級別G5級地磁暴預警。

自5月8日起,NOAA已監測到至少7次日冕物質拋射,這些拋射與太陽產生的強烈太陽耀斑緊密相關。每次日冕物質拋射,都攜帶了數十億噸來自太陽外層大氣或日冕等離子體和磁場。據NOAA稱,這些太陽耀斑似乎與太陽黑子群「AR3664」密切相關,其寬度約為地球直徑的16倍。

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太陽黑子群AR3664(右下角)

20年來最強地磁暴

由太陽黑子群引發,寬度是地球的16倍

據報道,太陽耀斑作為太陽表面的強烈能量噴發,由弱到強分為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。

世界標準時間格林尼治時間,比北京時間晚8個小時)5月10日至5月11日早上10:56,太陽共產生15個耀斑,其中14個來自AR3664,包括1個X級、9個M級和4個C級。這一活躍區域是此次20年來最大地磁暴的主要貢獻者。太陽目前在其面向地球的一側有5個標記的活躍區域,預計未來24小時內,C級耀斑的發生幾率高達99%,M級耀斑的發生幾率為95%,而X級耀斑的發生幾率則從5月11日的60%上升到今天的75%。

下一次日冕物質拋射(CME)預計將在5月12日抵達地球,此次活動與AR3664的X3.98級耀斑有關,此次耀斑在5月10日格林尼治標準時間(GMT)6:54分(北京時間14:54分)達到峰值,強大的能量爆發導致亞洲、東歐和東非地區的高頻(HF)無線電信號暫時或完全中斷。

據報道,AR3664是一個非常大的太陽黑子群,寬度約為20萬公里,是地球直徑的15-16倍,尺寸幾乎與1859年的著名太陽黑子群相當。後者引發了歷史上記錄的最大一次太陽風暴——卡靈頓事件。根據NOAA空間天氣預報中心(SWPC)官員最新聲明,目前太陽上存在一個極為龐大的太陽黑子群,寬度已經達到了地球直徑的大約17倍。

世界標準時間5月11日早上,AR3664引發了一個巨大的X5.8級耀斑,導致地球陽光照射的部分地區暫時或完全失去了高頻(HF)無線電信號。11日中午12:55,AR3664又釋放了一個X1.5級耀斑,12日還爆發了一個M8.8級耀斑。根據NOAA SWPC最近的討論,AR3664有可能一直活躍到周一(5月13日),並預計太陽活動水平將保持高位,甚至更高,M級和X級耀斑的可能性將增加。

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NASA發佈AR3664釋放的兩次X級耀斑(標註時間為西五區時間,較世界標準時間晚5小時)

地磁暴、極光齊現

NASA解密太陽黑子如何「發威」

為何在太陽黑子活動後,地球上會出現地磁暴和極光?美國國家航空航天局(NASA)5月11日發起了一場關於這一天文現象的討論。

太陽黑子是太陽表面相對較暗的區域,由於強烈的磁活動抑制了對流,使得這部分的溫度較低。太陽黑子實際上是強磁場的聚集地,其溫度之所以較低,是因為強磁場抑制了太陽內部能量通過對流的方式向外傳遞。據NASA介紹,太陽黑子的活動通常會引發兩種現象:太陽耀斑和日冕物質拋射。它們通常一起發生,但並非總是如此。

太陽耀斑是太陽上強烈的光閃爍,是太陽複雜磁場突然重新排列所產生的結果。而日冕物質拋射則是攜帶有強大磁場能的太陽粒子巨大雲團,它們逃離太陽,穿越太陽系的各個角落,甚至到達地球。太陽耀斑產生的光在大約8分鐘內就能到達地球,而日冕物質拋射需要數天的時間。當後者命中地球,就可能引發地磁場方向與大小的變化,即地磁暴,並且還可能「點燃極光」。

「一個日冕物質拋射與地球的磁場碰撞時,它可以將太陽粒子傾瀉到近地空間,這些粒子沿着地球的磁場線潛入大氣層,形成了一個被稱為極光橢圓環的區域,主要集中在極地附近。當這些粒子撞擊地球大氣層中的氣體時,氣體被加熱並開始發光,形成了我們所說的極光。極光的顏色取決於被撞擊氣體的類型和高度,例如,氧氣發出紅色或藍色,而氮氣則可能呈現綠色、藍色或粉紅色。」NASA介紹。

我國發佈地磁暴紅色預警

短波通信和導航定位會受不同程度影響

地磁暴會影響近地軌道和地球表面的某些基礎設施,有可能干擾通信、電網、導航、無線電和衛星運行。

針對地磁暴的影響,5月11日凌晨,美國太空探索技術公司SpaceX)首席執行官馬斯克發文稱,SpaceX的衛星互聯網項目「星鏈」(StarLink)面臨很大壓力。他表示:「目前正在發生重大地磁暴,這是很長時間以來最大的一次。『星鏈』衛星面臨著很大壓力,但到目前為止還撐得住。」

另外,北京時間5月11日上午9時,國家空間天氣監測預警中心發佈了地磁暴紅色預警:

北京時間2024年05月10日23時起發生地磁暴,最大級別達到超大地磁暴(Kp=9)水平,預計未來24小時,磁暴過程仍將持續,後續仍可能發生大地磁暴。

受地磁暴影響,我國大部分地區電離層將會出現擾動,短波通信和導航定位會受到不同程度的影響;高層大氣密度顯著增加,將導致低軌衛星軌道衰減加劇。以上後續效應請相關部門關注,國家空間天氣監測預警中心將密切跟蹤事件發展,及時發佈預報預警信息。

紅星新聞記者 鄧紓怡 綜合環球時報、證券時報等

編輯 潘莉 責編 李彬彬

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