太阳黑子越来越多！超强太阳风暴真的要来了吗？

liukang20243个月前 (04-28)吃瓜科普494

北京日报客户端 | 记者汪丹

太阳长了一张麻子脸，“麻子”还越来越多了？依据比利时皇家观测台发布的世界太阳黑子数据，本年6月，太阳外表呈现了160多个太阳黑子，这是20多年来太阳黑子数最多的一个月。有文章称，未来2-3年太阳活动愈加极点，或许发生灾害性很强的太阳风暴，而在8月6日和8日，太阳接连迸发了两次较强的X级耀斑事情，好像也验证了这个猜测，这引起了大众的广泛重视和忧虑。

2023年3月24日，因为太阳风暴，新西兰坎特伯雷区域呈现美丽的极光

那么，太阳风暴是一种什么现象？灾害性的超强太阳风暴真会发生吗？咱们请我国科学院国家空间科学中心研讨员苗娟来聊聊这个论题。

（1）观测太阳大气可知其“意向”

太阳不是一个固体，可以发光发热的它，其外表温度有5700℃,内部温度更高，在这样的高温条件下一切物质都会被电离。因而，太阳本质上是个火热的“大气球”，构成它的化学成分以氢和氦为主，别离占总质量的71%和27%，其它成分为各种重元素，如氧、碳、氖、铁等。

太阳半径约70万公里，是地球半径的109倍，相当于地月往复间隔。由此，可计算出太阳的体积为130万个地球的体积。假如把直径25米的北京地理馆大圆顶比作太阳，那么地球只相当于一个足球巨细。可见，相对地球来说，太阳肯定是一个庞然大物。

如此巨大的太阳在地球上看却不过圆盘巨细，原因是太阳间隔咱们太远了——大约1亿5千万公里。速度3600公里/小时的高速飞机从地球昼夜不停地飞到太阳,大约需求4.75年；即便以第二世界速度11.2公里/秒飞翔的火箭从地球到太阳，也需求154天。不过，这段悠远的旅程，太阳光只需约8分钟就能走完。

就像地球内部有分层结构、外部有大气层相同，依据物理性质的不同，太阳从内到外也可分红若干层次。咱们肉眼看到的发光圆球只不过是太阳的一个圈层——光球。光球以内是太阳内部，从里到外依次为中心、辐射层和对流层；光球以外是色球和日冕，它们与光球统称为太阳大气。

太阳内部简直集中了太阳的悉数物质。可是，因为来自内部的辐射被上面的太阳大气包裹得“密不透光”，所以在地球上看不到这些层次，其性质只能依托对太阳大气的观测来进行理论估测。

经过对不同层次太阳大气的监测，科学家可以从中获取太阳迸发的根本信息。经过光球层观测，可以看到太阳黑子的转入、转出（日面）的时刻，在日面上的巨细改变等；经过色球层，可以看到日面上是否有耀斑、日珥等现象；经过对日冕层的观测，可以看到冕洞、冕环，最重要的是可以判别日冕物质抛射的方向和强度，为是否会对地球发生影响供给猜测依据。

（2）太阳黑子实为强磁场聚集地

那太阳风暴是怎样发生的呢？这就要先说说太阳黑子了。

太阳的光球并非像肉眼看到的那样光亮，也会长“青春痘”，科学家把这种经常呈现的深暗色斑驳称为“太阳黑子”。因为太阳“脸”大，“痘”天然也不小，一个中等巨细的黑子大约和地球差不多大。

其实，太阳黑子并不黑，仅仅因为它的温度比光球低，在亮堂的光球布景烘托下显得黑罢了。太阳黑子温度低的直接原因是它本身具有强磁场，磁场强度约在1000-4000高斯之间，比地球上的磁场强度高出1万倍。强磁场可以按捺太阳内部能量经过对流的方法向外传递。所以，当强磁场显现到太阳外表时，该区域的布景温度会从5700℃缓慢降至4000℃左右，使该区域以暗点方式呈现，即黑子发生。

黑子倾向于成群呈现。一个开展老练的典型黑子群由两部分组成，因太阳自转的原因，西边的部分总在前面，称为前导部分；东边的部分则称为后随部分。前导黑子和后随黑子的磁场极性相反，一个体现得如北磁极（N），另一个则体现得如南磁极（S），所以这样的黑子群也被称为双极黑子群。一般情况下，黑子越大，磁场极性越杂乱，磁场强度也越大。

太阳风暴实际上便是太阳物质和能量挣脱磁场捆绑的一次开释进程，而太阳黑子正是这场“博弈”的要害方位，因而，可以说太阳黑子便是太阳风暴的源头。

从长时间来看，太阳黑子数量的多少存在11年左右的周期改变。1843年，德国地理爱好者施瓦布经过1826-1843年间的日常黑子观测，初次发现了这一现象。黑子相对数年均值的极大和极小年份，别离称为太阳活动的极大年（峰年）和极小年（谷年）。一般，科学家也将黑子相对数年均值相对较高的太阳活动极大年和其相邻的几年，称为太阳活动高年；黑子相对数年均值相对较低的太阳活动极小年和其相邻的几年，称为太阳活动低年。

（3）黑子越多太阳风暴频次越高

“风暴”在《辞海》中的解释为：刮劲风并且一起有大雨的天气现象，比方规划大而气势强烈的事情或现象。所谓太阳风暴，是人们对太阳迸发活动及其引起近地扰动的一种形象和浅显的说法，其成果会对咱们的卫星运转、导航通讯、地上体系发生一系列影响。

从记载的第一个太阳活动周期算起（以1755年极小年起算的活动周为第1太阳活动周），人类已经有24个太阳活动周期的完好记载。其间，有的活动周太阳黑子数全体偏低，归于弱活动周；有的活动周太阳黑子数全体偏高，归于强活动周。

依据前史资料计算，一个太阳活动周中太阳风暴的发生频次，与太阳活动周的全体强度根本呈现正相关的联系，即太阳活动周的黑子数愈多，活动周愈强，太阳风暴的次数就愈多、强度愈强；太阳活动周的黑子数愈少，活动周愈弱，太阳风暴的次数则愈少、强度愈弱。

此外，在一个太阳活动周中，比较剧烈的太阳风暴都发生在太阳活动高年。例如，史上最强太阳风暴——卡林顿事情，发生在1759年，是第1太阳活动周的高年；让世人注目的加拿大魁北克大停电事情，发生在1989年，是第23太阳活动周的高年；引起多颗卫星毛病的万圣节事情，发生在2003年，是第24太阳活动周的高年。

太阳风暴关于地球的影响细分起来，可形象地称之为3轮“进犯”。

第一轮：耀斑迸发影响短波通讯

太阳耀斑迸发时增强的电磁辐射以光速奔驰，只需约8分钟即可抵达地球空间，会导致地球向阳面电离层的电离敏捷添加，电离层发生短波吸收现象，然后影响短波通讯（短波通讯是一种使用短波无线电波进行远间隔通讯的技能，广泛应用于军事、民航、海运、天气预告、紧迫救援等范畴）。

第二轮：高能粒子引发太阳质子事情

高能带电粒子的速度相对较慢，约几十分钟后抵达地球空间，首要导致地球中高轨迹尤其是同步轨迹高度的高能质子等粒子通量急速上升，发生太阳质子事情。这时，轨迹上的航天器周围好像遭受了一场高能带电粒子“暴雨”的突击，粒子像高速飞翔的子弹，可以击穿几毫米厚的金属，突击航天器内的微电子器材等，具有很强的损坏性。它们会构成航天器发生反常或毛病，给在轨航天器的安全运转带来巨大要挟，乃至损坏航天器。

第三轮：快速等离子体云可影响卫星运转

太阳从日冕抛射出的快速等离子体云1-4天抵达地球，会与地球的磁层发生相互作用，引起全球性磁场的剧烈震动，发生地磁暴。当发生强地磁暴时，会导致地球低轨迹大气密度急剧增大，对卫星的拖曳效应敏捷上升，引起卫星轨迹的快速衰减；一起很多热等离子体的注入，可导致卫星外表充电电位升高，发生静电放电现象，然后引起航天器反常；地磁暴发生及这以后数天，或许引发高能电子暴，而高能电子具有极强的穿透力，会在卫星邻近发生高达数千伏的电压差，由此引起的放电脉冲可损坏卫星资料、损坏电子器材，乃至导致卫星作废；地磁暴还或许引发电离层暴，使全球导航定位精度下降。

地球上可以用肉眼观测到最壮丽的空间天气现象“极光”，就与太阳风暴休戚相关。假如想看极光，在太阳风暴第三轮进犯到来之前，去地理纬度高的当地静等便可。因为当很多的等离子体注入到北极、南极区域的电离层时，它们会与高层大气分子、原子进行碰击，然后构成绚烂多彩的极光。

（4）峰年将至但谈不上“灾祸”

当时，咱们正处于第25太阳活动周高年前夕。美国国家航空航天局（NASA）联合美国国家海洋和大气管理局（NOAA）牵头建立的第25太阳活动周猜测专家组（由来自美国、我国、加拿大、英国和日本等国的12名科学家组成）猜测，尽管第25活动周的太阳活动水平比第24太阳活动周略高，但依然归于一个弱活动周，低于曩昔24个太阳活动周的平均水平。不过，因为太阳风暴的发生具有偶发性，不扫除发生强太阳风暴的或许。

从数据来看，自2019年12月进入第25太阳活动周以来，到本年8月的近4年时刻里，太阳活动全体水平一向稳步上升。表征太阳活动水平的太阳黑子数滑润月均值（滑润值是指在一个数据序列中,用某个值来滑润相邻的两个数据点,以使数据变得愈加滑润或削减动摇）从2019年12月的2上升至本年1月的113，挨近第24太阳活动周的峰值116。而本年6-7月，太阳黑子数的月均值为160左右，已超越第24太阳活动周的峰值146，是自2002年10月以来的最高值。依据监测显现，本活动周的太阳活动仍处于上升趋势中。

但站在微观视点来剖析，在过往的4年攀升进程中，尽管发生了屡次太阳风暴，但频次和强度依然偏低。例如，在2020-2022年，标志着太阳风暴首轮进犯的耀斑事情，共迸发214个M级耀斑、9个X级耀斑（X级归于大耀斑）。其间，最强等级的耀斑为X2.2级，发生在2022年4月20日，因为迸发方位坐落日面西边际且持续时刻短，只引起亚太区域比较显着的电离层忽然打扰，并未引发太阳质子事情、地磁暴等第二轮、第三轮进犯事情。标志着第二轮进犯的太阳质子事情，只发生了6次小质子事情，对在轨航天器根本没构成要挟。标志着第三轮进犯的地磁暴，算是比较频频，共有166个时段（一个时段为3小时）发生地磁暴，有6个时段为大磁暴等级。其间，最强的一次地磁暴事情发生在2021年11月4日，地磁Ap指数（地球磁场活动的一个目标，首要用于监测太阳风暴和地磁暴的强度和频率）为69，属中等强度的地磁暴。

本年以来，太阳活动上升到一个新水平，太阳风暴的发生频次也有所添加。从1月份至8月份，太阳累计呈现了225个太阳黑子，挨近2022年全年的261个，这导致了太阳迸发活动的频频发生。到现在，太阳发生了11次X级耀斑，超越了2020-2022年的总和。其间，最强等级仍为X2.2级，发生在2月18日，迸发方位坐落日面东边际，引起了东太平洋区域比较显着的电离层忽然打扰。偶然的是，其它10次X级耀斑事情的迸发方位也都比较偏，没有引发太阳质子事情、地磁暴等。

这些数据标明，太阳峰年行将到来，太阳脸上的“麻子”会更多，“脾气”会更暴，太阳风暴也早晚会来。估计在2025年前后，地球会遭受更多的高能粒子和频频高速太阳风的冲击。

我国科学院国家空间科学中心供图

我国科学院国家空间科学中心的空间环境预告中心也做好了预备，使用天地基观测设备全天候监督太阳的一举一动，做好太阳风暴的预警作业，并向卫星运转、导航通讯等部分及时发布耀斑、太阳质子事情和地磁暴等各类预警信息，以便提前做好躲避和防护，如耀斑期间进步短波频率、调整航天员出舱窗口以躲避太阳高能粒子等。

总归，太阳黑子、耀斑等太阳活动是太阳系内的天然现象，必定会对地球发生必定影响。可是，地球具有强壮的磁场和大气层，科学家也在活跃研讨维护地球和人类的技能手段。信任跟着科技水平的不断进步，未来人类将会更好地应对太阳风暴等现象带来的影响，并持续探究世界的奥妙。

（供图：视觉我国）

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