探索太阳风暴的奥秘
作者 雍蔼媛
发表于 2025年3月

1859年,一场太阳耀斑引发了强烈的地磁暴,史称“卡林顿事件”。这场地磁暴的强度之大,导致电报线路中异常电流激增,引发大面积通信瘫痪,对全球的电报网络造成了前所未有的冲击,甚至引发多地电报局失火。此外,地磁暴还引发了壮观的极光现象。极光蔓延到地球的低纬度地区。在北美洲的落基山脉,极光将夜空照得如同白昼,当地金矿工人误以为天亮了,纷纷起身准备早餐。极光亮度之强,人们甚至能在夜空下读报纸。我国地方志《获鹿县志》也记录了当时的场景:“清咸丰九年(1859年)七月夜,红光起于西北,亘于东北,经三夜始散。” 这正是低纬度地区罕见的极光现象。

太阳风暴带来极光

极光是一种由太阳风暴引发的壮观自然现象。

极光多种多样,五彩缤纷,形态不一,有的像飘动的幕布,有的像舞动的火焰,有的则像在空中流动的游蛇。

当太阳风中的高能带电粒子闯入地球高层大气,通常,地球的磁场能抵挡这些带电粒子。但在南北极,由于磁场结构特殊,呈现开放的漏斗状,带电粒子通过这个“漏斗”,直接砸向极区的高层大气,大气中性分子或原子受到碰撞后以光的形式释放能量,最终形成极光。当然还有电离等其他一些物理过程也可能产生极光。极光的颜色和形态也与粒子碰撞的大气成分有关,常见的颜色有绿色、红色和紫色。

什么是太阳风暴?

“太阳风暴”其实并非一个科技术语,而是太阳爆发活动及其引起的近地扰动的一种通俗、形象的说法。太阳爆发活动是太阳风暴的起源,它常常表现为耀斑和日冕物质抛射两种现象。耀斑是太阳电磁辐射突然增强的一种表现,而日冕物质抛射则是指太阳上一团带有磁场的等离子体脱离太阳束缚,向外抛出的现象。太阳风暴的“攻击”通常分为三轮。

第一轮 耀斑爆发时增强的地磁辐射以光速到达地球空间,时间只需约8分钟,它主要对电离层产生扰动,干扰短波通信环境。

第二轮 几十分钟后到达地球空间的高能带电粒子,一方面引起极区电离层电子密度增加,产生电波极盖吸收事件;另一方面它会直接轰击航天器,给航天器带来辐射损伤等多种影响。

第三轮 日冕物质抛射的快速等离子体云,需要大约1~4天的时间才能到达地球。它首先与地球的磁层发生相互作用,引起地球磁场变化,产生地磁暴,对卫星运行、导航通信和地面系统产生一系列影响。

本文刊登于《大自然探索》2025年1期
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