什么是太空天气？太阳爆发对地球有什么影响？如何预测太阳风暴？

据《科学新时代》报道，太阳因其中心的热核反应产生大量的能量而沸腾。日复一日，这些能源使地球变得宜居。但有时，太阳辐射会爆发，将高能粒子以最高速度送入太空。如果我们的星球在这些高能粒子辐射的路径上，它会对我们的生活造成严重破坏。

这些太阳辐射的爆炸构成了所谓的“太空天气”（space weather）。它可能和陆地天气一样具有破坏性，尽管可能不像一些媒体头条警告的那样频繁。

“我们的恒星真的是一个巨大的热核熔炉。在它的中心，温度在1500万到1700万摄氏度之间，大约6亿吨氢融合成5.96亿吨氦。”美国宇航局（NASA）太阳物理部门的项目科学家、“与恒星生活”项目的首席项目科学家Madhulika Guhathakurta说，该项目专门研究太阳-地球系统影响人类生活和社会的方式。

每一秒，这减少的四百万吨氢都会转化为能量，也就是我们所说的阳光。但她解释说：“这种非常不稳定的活动，即使是微小的变化，也会对地球产生巨大的影响。”

尽管这样的后果很少见，但依赖电力和无线网络的卫星和相关技术尤其脆弱。1989年，强烈的太阳耀斑（solar flare）引发的地磁风暴引发了加拿大大面积停电，导致600万人停电长达9个小时。

2000年，一次太阳爆发导致一些卫星短路，导致无线电中断。2003年，一系列的太阳爆发造成了电力中断，扰乱了航空旅行和卫星系统。在2022年2月，一场地磁风暴（geomagnetic storm）摧毁了至少40颗正在部署的星链卫星，导致SpaceX公司损失了5000多万美元。

太空天气究竟是什么?

一般来说，“太阳风暴”（solar storm）一词描述的是太阳能量的强烈爆发射入太空，并与地球相互作用。带电粒子不断地从太阳流向太空，这就是所谓的太阳风。

但更重大的爆发可能源自太阳耀斑，这种爆发通常来自被称为太阳黑子的暂时性黑暗斑块，以及被称为日冕物质抛射的剧烈爆炸。这种活动的任何变化都可能导致极光。

太阳耀斑本质上是一种闪光。当强烈的太阳磁场从太阳表面突出时，就会以极高的速度释放出大量的电磁辐射。古哈塔库尔塔解释说，当辐射撞击地球时，它将能量注入地球的电离层，即大气层的最上层。

她说，来自太阳的极端紫外线辐射会使地球电离层中的粒子极化，这可能会对附近任何其他带电粒子产生级联效应——这意味着任何用电的东西都处于危险之中。

NASA太阳物理学部门太空天气研究项目负责人杰西·伍德洛夫说，太阳耀斑以光速传播，这使得科学家们难以提前预料和做好准备。

他指出：“没有办法比太阳耀斑更快地向地球发送信号，因为太阳耀斑已经以光速传播了。所以你必须预测太阳耀斑本身的发生。这是一个具有挑战性的科学问题，我们目前还没有解决。”

太阳耀斑是强烈的辐射爆发，而日冕物质抛射是能量粒子的爆发。因此，它们的速度会慢一些。太阳外层大气(日冕)的大部分发生爆炸，将过热气体发射到太空中。

这些“巨大的太阳物质团以非常高的速度喷射出来，每秒几百公里，但比光速慢得多，”伍德罗夫补充说。他说，这些卫星可能需要半天到三天的时间才能到达地球。

如何预测太阳风暴

预测太空天气和预测陆地天气不太一样。最大的不同在于：在地球上，气象学家可以进行数百万次测量，并将其整合到预测模型中。伍德罗夫说，在太空中，科学家只能在少数几个地方放置仪器来观察太阳活动。

他解释说：“我们对太阳和地球之间发生的事情还没有一个很好的了解。因为轨道上的卫星在移动，很少有地方可以让你把一个可靠的设备放在那里，让你坐在那里观察。”

拉格朗日点是地球和太阳之间的罕见点，在这里，两个物体的引力相等地拉着卫星，使其固定在原地。伍德罗夫说，那里是美国宇航局放置“最重要的太空天气监测器”的地方，包括太阳动力学天文台和与欧洲航天局(ESA)的一个合资企业。

欧洲航天局正在开发另一项名为“守夜”的任务，计划在本世纪末将一艘宇宙飞船放置在靠近太阳的拉格朗日点。

伍德罗夫解释说，科学家们用相机和传感器监测太阳表面亮度的变化。亮度的激增可能只会出现几帧，而且只会持续几秒钟。

美国国家航空航天局(NASA)与美国国家海洋暨大气管理局(NOAA)共享来自太阳观测站的数据，后者根据可能性和地磁强度提供地磁风暴预警和观测的概率预测。根据太阳风暴移动的速度，它们可以在太空天气接触地球的前几天或几小时发出警告。

伍德罗夫说，最终的目标是改善太空天气预报，使其准确性与飓风预报不相上下。他说，以地球为中心的同事们可以通过运行不同的模型来预测飓风的走向，并在高度可信的范围内得出一系列结果。“我们正在开发用于太空天气的这些能力。”

太阳的领地

所以，回到那些启示录般的太阳耀斑头条。难道太阳真的每周都变得越来越暴躁，威胁着地球上现代社会的崩塌吗?

Guhathakurta说，太空天气活动最近并没有改变，但人类已经改变了。她说，在过去的一个世纪里，人们越来越依赖电子产品，任何有“开关”的东西都很容易受到太阳风暴的影响。

Guhathakurta说，当这些能量粒子从太阳涌向地球时，它们对地球磁场造成的干扰“会产生电磁波动和电压波动，这些波动可以穿透地下，对我们的电网造成波动。”

随着对GPS等轨道卫星系统的依赖越来越大，我们的电子设备暴露在太阳辐射爆发下的可能性也越来越大。

为了降低停电和仪器被太阳风暴烧毁的风险，科技公司可以在设备中建立备用电力系统和其他冗余设备，并在NOAA的太空天气预报系统显示高风险时，有策略地关闭它们。

Guhathakurta说：“人类文明已经从我们的地球领域扩展到日光层，或者说是太阳的领地。我们不再是简单地观察一个我们无法触及的环境，而是真正地生活在其中，在其中做生意，在其中旅行。因此，我们必须真正获得开发和居住这个新世界所需的理解水平。”

我是每天与你分享国际资讯的小编，点击关注，可以查看更多精彩内容。