太陽耀斑和地磁暴到底是什麼?

北京科學中心

國家空間天氣監測預警中心5月11日發佈地磁暴紅色預警：5月10日、11日會出現地磁活動，最大級別達到超大地磁暴水準。“太陽耀斑”也隨之成為網路上討論度最高的詞，多次登上熱搜，微網志上的討論度已經超過了5億次。

太陽耀斑和地磁暴到底是什麼？為什麼會發生這種現象呢？這還要從太陽活動説起了。

什麼是太陽活動

太陽活動是太陽大氣層裏一切活動現象的總稱。主要有太陽黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和日冕瞬變事件等，由太陽大氣中的電磁過程引起。時烈時弱，平均以11年為週期。處於活動劇烈期的太陽(稱為“擾動太陽”)輻射出大量紫外線、X射線、粒子流和強射電波，因而往往引起地球上極光、磁暴和電離層擾動等現象。太陽活動主要影響通信、導航系統。

可以看出，太陽耀斑屬於太陽活動的一種，而地磁暴雖然不屬於太陽活動，但也是由於太陽活動而引起的“連鎖反應”。

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動

國家空間天氣監測預警中心發佈太陽耀斑資訊提示：北京時間2024年5月9日17時13分，太陽爆發了一次強耀斑（X2.2級）

今年5月以來，太陽耀斑已經爆發了數次，北京時間5月5日和6日曾爆發過三次強耀斑活動，級別為X4.5級，屬於大耀斑。

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。一般認為發生在色球層中，所以也叫“色球爆發”。其主要觀測特徵是，日面上突然出現迅速發展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢，特別是在耀斑出現頻繁且強度變強的時候。

雖然太陽耀斑的壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，但是釋放的能量卻相當於十萬甚至一百萬次強火山爆發的總能量，或相當於上百億枚百噸級氫彈爆炸。

太陽耀斑作為太陽表面的強烈能量噴發，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。

不過別擔心，太陽“發點脾氣”也是有週期的，平均每隔11年，太陽活動就會呈現出由弱到強，再由強轉弱的週期性變化，這就是太陽活動周。目前正處於第25個太陽活動周的豐年，太陽將在2024年達到當前活動週期的峰值。

太陽耀斑爆發對地球的影響

雖然耀斑是太陽活動的一種，太陽距離地球又很遠，但是，耀斑就像太陽打了個“噴嚏”，地球也可能跟著“感冒”。

太陽耀斑爆發對地球産生的危害，通常取決於耀斑的級別、持續時間和釋放的能量。一般來説，X級是最強的耀斑級別，有潛力對地球産生顯著的影響，並可能引發“空間天氣災害”。

這些災害主要是太陽以輻射和高能物質的形式發出，影響近地空間以及地面的人造設施。比如太陽耀斑會影響向陽面的地球電離層，短波通信、導航定位以及海上搜救，還有一些應急通信，甚至手機通信等都有可能受到干擾；地面上長距離的高壓輸電系統和輸油管道也會受到影響。

航太員會受影響嗎

神舟十八號載人飛船于4月25日晚成功發射，執行神舟十八號載人飛行任務的航太員乘組葉光富、李聰和李廣蘇剛剛步入“太空之旅”，那他們是否會受到影響？

北京大學空間科學與技術研究所副教授謝倫表示，“太陽耀斑釋放的高能粒子和輻射有可能穿透空間站的防護層，在一定程度上增加航太員暴露于輻射的風險。”

不過大家可以放心的是，航太員的安全並非毫無保障。謝倫表示,“他們可能需要穿戴特殊的防護服，以減少輻射的暴露，或者轉移到空間站內部的輻射避難區域，這些區域通常位於空間站的核心部分，有更厚的輻射遮罩。”

地球上的我們怎麼辦

當前處於第25個太陽活動週期的上升階段，可以預計，太陽活動將逐漸增加，太陽耀斑和日冕物質拋射發生的次數將越來越多。不過不用過於擔心，地球自帶“防毒面罩”——磁場，它幫助我們阻擋了絕大部分太陽爆發帶來的高能粒子流。

此外，科研人員會通過各類太陽觀測設備，及時跟蹤太陽大氣的爆發活動，做好空間天氣預報預警，特殊時段可以有選擇地關閉電網，及時調整通信系統、飛機航線或衛星軌道，將太陽活動造成的影響降到最低。

地磁暴是地球磁場全球性的劇烈擾動現象

地磁暴是地球磁場全球性的劇烈擾動現象，當太陽風暴中的帶電粒子衝擊地球磁場，就會使地球磁場的強度和方向發生急劇不規則變化。

當有太陽活動時，就可能以每秒數百千米的高速，一次性拋射出數以億噸計的太陽物質，形成一次太陽風暴。在這一大波高能粒子、電磁輻射等太陽物質的轟擊下，沒有生命能倖存。但地球之所以能“倖存”，是因為地球自帶磁場。

太陽風暴撞上地球磁場後，磁圈也發生了變形，一部分帶電粒子從地球兩極的磁場“開口”進入大氣層，就會激發絢爛的極光。

一般太陽風暴爆發後，電磁輻射會在8分鐘左右到達地球，然後大量帶電粒子最快幾十分鐘後就會到達地球，這是第二輪影響。最後是日冕物質拋射，會在幾天后到達，可能會引起地球磁場在短時間內發生劇烈變化，而如果這種地球磁場的變化幅度超過一定數值，就是地磁暴了。

根據強度大小，地磁暴分為小地磁暴、大地磁暴、特大地磁暴。

前面提到了，大約每11年，太陽活動就會由高峰進入低谷再返回到高峰，而今年，正是太陽活動大年，最近更是連續出現太陽爆發活動，基本都是乙太陽耀斑為主。

地磁暴對人體基本沒影響

地磁暴對人體的直接影響，用一句話來説就是，基本沒影響。

一般的地磁暴發生時間都不會太長。並且，地磁暴是地球磁場“在短時間內強度和方向發生急劇不規則變化”，不代表磁場就失去作用了。

不過，它對航空航太器會有一定影響，比如各種衛星，主要影響通信、導航等，而如果地磁暴嚴重，靠儀錶、無線電通信、GPS導航的飛機、船隻也可能會受影響，可以放心的是，這些影響也都是可測可控的。

今年剛好是太陽活動大年，在地球上的我們無需過多擔心，目前尚未有研究證明太陽活動會對人體有直接的明顯影響，至於太陽活動會讓人犯困，目前也沒足夠的研究可以證明這個説法。

（文章源自微信公眾號數字北京科學中心）