地球“地磁暴”的強烈爆發,其根源是耀斑等太陽活動的強烈爆發

地理沙龍號 2024-05-11 21:52:07

北京時間2024年5月11日9時,國家空間天氣監測預警中心發布“地磁暴紅色預警”,從5月10日23時起,地磁暴達到最大級別,並且後續仍可能發生大地磁暴。受到地球磁暴的影響,我國大部分地區的電離層將會出現擾動,從而影響無線電短波通信和導航定位。實際上,地球“地磁暴”的強烈爆發,並不是地球自身的原因,而是由太陽的太陽活動導致。

太陽活動與地磁暴現象

我們知道,宇宙是由物質組成的,我們把組成宇宙的各種物質稱爲天體,包括恒星、行星、衛星、矮行星、小行星、彗星、黑洞、白矮星、紅巨星、中子星、星雲等等類型,每一類天體都有其自身的特征。天體之間的相互作用,不僅僅通過萬有引力來體現,還可以通過其他各種方式來體現。

太陽系示意圖

我們人類所居住的地球就是一顆以岩石組成的行星,在太陽系中類似地球那樣由岩石組成的行星,如水星、金星和火星,我們稱它們爲“類地行星”。而太陽系中最大的天體是太陽,太陽不僅通過自身的核聚變反應,源源不斷的向宇宙空間釋放能量,也就是我們所熟悉的太陽輻射或太陽光。太陽輻射不僅是我們地球主要能源的來源,也是我們地球生命生存的必要條件。除了太陽輻射外,太陽還可以通過太陽活動,影響周邊的宇宙空間,包括對我們地球産生影響。

太陽大氣層

隨著人類科學的進步,我們對于發生于太陽大氣層中的太陽活動也逐漸了解,主要的太陽活動包括黑子、耀斑和太陽風,不同的太陽活動對于地球會有不同的影響。太陽黑子發生在太陽大氣層的光球層,黑子之所以看起來是黑色的,主要是由于黑子所在區域的溫度比周邊地區低。太陽黑子數量的多少,具有周期性的變化,其周期大約爲11年,太陽黑子數量多的時候,其他太陽活動也多,我們通常稱爲“太陽活動高峰年”,反之稱爲“太陽活動低峰年”。

5月11日的太陽光球層畫面

太陽黑子

科學家研究發現,太陽黑子數量的多少,與地球不同地區的氣候變化具有相關性,會對降水量和氣溫産生一定影響。耀斑發生在太陽大氣的色球層中,是太陽活動最激烈的形式,一次大規模的耀斑爆發,就會向外釋放大量的太陽大氣物質,主要是數量極其龐大的高能帶電粒子。發生于太陽大氣日冕層太陽風,也是一種太陽帶電粒子的釋放,只不過太陽風是以較爲穩定的方式向太陽四周的宇宙空間釋放帶電粒子。

太陽耀斑爆發影像

日冕物質抛射事件示意圖

我們可以將太陽風理解爲從太陽吹出來的風,只不過這個風是由帶電粒子組成,太陽風一直可以吹到冥王星以外的太陽系邊緣區域。當太陽風形成的帶電粒子經過地球附近時,就會被地球的磁場俘獲並牽引至兩極上空,形成美麗的極光。不過,這次導致地磁暴現象的太陽活動並不是太陽風,而是耀斑爆發,雖然太陽耀斑爆發是小範圍的,但是如果我們地球剛好位于耀斑向外釋放大量帶電粒子的方向上,就會使得大量的帶電粒子抛向地球。

太陽日冕層

太陽風和地球磁場

這些帶電粒子會強烈轟擊地球大氣層,導致大氣層中的電離層失效,使得無線電短波通訊受到幹擾。同時,帶電粒子還會大幅影響地球磁場,從而産生磁暴現象,影響導航。不僅如此,由于大量太陽帶電粒子在地球大氣層中摩擦,因此使得緯度較低的中緯度地區也能夠看到絢麗的極光。比如5月11日淩晨,我國新疆、甘肅和內蒙古多地都出現了極光現象。

極光
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