審核專家：占明錦

中國氣象科學研究院博士

前段時間，新聞上報道了這樣一則消息，中國科學院國家空間科學中心檢測到地球上出現了一次特大地磁暴。

這次的地磁暴有多大？它是第25太陽活動周里，至今出現過最強的地磁暴。在它的影響下，在中國新疆和漠河等地還能看到美麗的極光。

來源丨新聞圖片

事實上，早在今年的3月份，也曾報道過一次較大的地磁暴。多個地磁暴相繼出現，會對我們的生活造成什么影響嗎？地磁暴究竟是什么來頭？

有傳言還宣稱，再過不久，地磁就會發生反轉，這又是怎么一回事？真相到底如何，趕快跟隨小編來看一看。

什么是地磁暴？

在詳細解答這個問題之前，我們先要了解地磁是如何產生的。

地球的地核包括內核和外核兩部分，內核溫度最高，為固體；外核溫度次之，充斥著大量以鐵鎳為主的流體。這些流體帶有磁性，在地球自轉和高溫作用下進行對流運動，會引起電磁感應，進而產生地磁。

地磁產生至少有約35億年歷史，它通過地球內部延伸到宇宙中，形成地球磁層，這個磁層可以阻擋太陽風的侵害，保護地球的大氣層和自然生態。

地球磁場視覺效果示意圖 來源丨NASA而地磁暴，就是地球磁場全球性的劇烈擾動現象。它有專門的強度等級，研究中常用Dst指數來分級，在實際的預警應用中則采用Kp指數來分級，Kp指數最高是9級，屬于特大地磁暴級別。

與地磁暴有關的太陽爆發活動有兩種，分別為太陽耀斑和日冕物質拋射。

太陽耀斑（Solar flare）即太陽局部區域發生劇烈爆發，產生強烈閃光的現象。依照太空觀測衛星（GOES）在地球附近測量的X射線峰值通量（波長在100至800皮米之間），將太陽耀斑分為了A、B、C、M、X五個等級。每一級再細分為1-9階（X級除外），目前X級的最高值已經記錄到X-28。

當爆發太陽耀斑時，會在短期內釋放出大量的能量，產生多種高能電磁輻射，如γ射線、X射線等。這些輻射到達地球會影響地球的電離層，對磁場產生干擾；這個過程中還會產生高能的帶電粒子，也會產生輻射干擾。

來源丨百度百科

日冕物質拋射（Coronal Mass Ejection，CME）即太陽表面日冕層向行星際空間拋射日冕物質和等離子體的現象。

這些日冕物質和冕洞高速等離子體物質會以每秒數百千米的速度撞擊地球的磁層，導致磁層出現明顯的壓縮變形，進而引起地球磁場劇烈擾動，產生地磁暴。

日冕物質拋射 來源丨百度百科

也就是說，在太陽耀斑與日冕物質拋射的共同作用下，會導致劇烈地磁暴的產生。本文開頭新聞中提到的特大地磁暴，就是一次由M1.7級耀斑和全暈日冕物質拋射聯合引起的現象。

地磁暴的影響

在地球上，地磁暴帶來的最直觀影響就是極光。

當地磁暴發生時，地磁中的帶電粒子會沿著磁力線進入地球的大氣層中，導致大氣層分子與原子之間碰撞激發產生“熒光”，也就是我們常說的“極光”。

2023年新西蘭南島西海岸?？怂贡ǖ哪蠘O光 來源丨新華社

極光主要出現在南極圈和北極圈附近，越靠近赤道的中低緯度地區，極光越罕見。只有當帶電粒子流強度足夠大時，與地磁作用下產生特大地磁暴，那么在中低緯度區域才可能見到極光。但是目前極光無法被精準預測，也許到南北極圈待上十來天，也可能見不到極光。

極光雖美，但地磁擾動卻會對許多人類活動造成不利影響，尤其是通信行業。

太陽耀斑爆發時發出的電離輻射會干擾地球大氣的電離層，引發電離層閃爍及電離層延遲等，進而影響到無線電通信和GPS導航定位系統，導致定位錯誤或中斷。

此外，地磁暴還會導致地面電網、石油管線等運輸線路形成感應電流，容易引起電網跳閘等事故。如1989年，加拿大魁北克地區持續12個小時的大規模停電事故，就是由于地磁暴引起的。

地磁暴還會對航天器運行造成影響。地磁擾動會引起大氣密度變化，進而導致大氣阻力增加，使得衛星尤其是低軌衛星的軌道高度下降，降低衛星壽命。

1973年美國發射的Skylab（天空實驗室）衛星，當時預計該衛星能夠運行10年之久。但是，后續由于多個地磁暴陸續出現，導致其飛行阻力變大，僅四年之后衛星就脫離了穩定狀態，1979年墜入大氣隕落。

人造衛星 來源丨百度百科

地磁暴還會對一些動物活動產生影響，如信鴿、海龜這類靠地磁場來感應方向的動物，當磁場發生紊亂時，就會導致它們的行進、遷移路線發生改變。

那么，有什么方法可以及時檢測地磁暴的發生呢？

地磁暴預警方式

2021年，我國發射了首顆太陽探測試驗衛星——“羲和號”，可用于觀測太陽大氣活動，對地磁暴進行預警，以便及時做好預防措施。

“羲和號”上搭載了太陽Hɑ成像光譜儀，可以探測到Hɑ（氫阿爾法）譜線，對太陽進行掃描“拍照”。Hɑ譜線是太陽活動在低層大氣里響應最強的一種譜線，它可以直觀地反映出太陽爆發的源區特征，有助于科學們正確掌握太陽爆發的物理機制。

“羲和號”掃描圖像 來源丨國家航天局

通過分析掃描到的太陽圖像，科學家們就能了解到太陽爆發時的大氣溫度、速度等的變化，從而搭建起太陽爆發過程中的完整物理模型。

2022年，“羲和號”第一次成功掃描了太陽Hɑ波段光譜。目前，“羲和號”每掃描一次太陽全日面只需要46秒，效率很高。

此外，國家空間天氣監測預警中心還專門研究了一套衛星軌道預報方式。將地磁暴對于衛星的影響因素綜合考慮，使得衛星預報得以高效有序的進行。

有些人擔心，地磁暴出現次數多了，會導致地球磁場產生變化。事實上，地球磁場一直都處在變化之中，平均每一百萬年，地磁的方向就會倒轉4-5次，每次倒轉后持續時間從幾千年到幾萬年不等。

地球磁場示意圖 來源丨百度百科

目前，關于地磁倒轉的原因尚沒有明確的科學研究證明。

對于人類而言，地磁身上還有著許多的秘密未曾挖掘出來，隨著科學技術的不斷突破發展，相信在不久的將來，我們一定能揭開地磁的那層面紗。

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