國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心發(fā)布耀斑黃色預(yù)警，北京時間2024年5月5日14時01分，太陽爆發(fā)了一個強(qiáng)耀斑（X1.3級）。該事件發(fā)生時我國處于白天，耀斑對我國上空電離層產(chǎn)生了影響。預(yù)計未來三天，仍有可能爆發(fā)M級甚至X級以上耀斑。
什么是太陽耀斑？
太陽耀斑是太陽上最劇烈的活動現(xiàn)象之一。其主要觀測特征是，太陽大氣局部區(qū)域突然變亮，常伴隨有各種能段電磁輻射和粒子發(fā)射的增強(qiáng)，亮度上升迅速，下降較慢。
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(dāng)于十萬甚至一百萬次強(qiáng)火山爆發(fā)的總能量，或相當(dāng)于上百億枚百噸級氫彈爆炸。
太陽耀斑作為太陽表面的強(qiáng)烈能量噴發(fā)，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。
太陽“發(fā)點兒脾氣”也有周期，平均每隔11年，太陽活動就會呈現(xiàn)出由弱到強(qiáng)、再由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱的周期性變化，這就是太陽活動周。目前正處于第25個太陽活動周的豐年，太陽將在2024年達(dá)到當(dāng)前活動周期的峰值。
對我們有什么影響？
耀斑就像太陽打了個“噴嚏”，地球也可能跟著“感冒”。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤介紹，太陽活動對地球空間有三輪“轟擊”。
第一輪“轟擊”會導(dǎo)致電離層擾動，從而使導(dǎo)航衛(wèi)星的精度受到影響，甚至產(chǎn)生上百米的誤差；
第二輪“轟擊”會對在軌運行的航天器產(chǎn)生嚴(yán)重影響，一不小心，高能的帶電粒子很有可能把航天器采集到的數(shù)據(jù)全部清零；
第三輪“轟擊”最嚴(yán)重，會對地球空間的磁場、大氣密度形成嚴(yán)重擾動，比如，1989年3月，加拿大魁北克省的電網(wǎng)在90秒內(nèi)全面癱瘓，就是太陽爆發(fā)活動造成的。
這些災(zāi)害主要是太陽以輻射和高能物質(zhì)的形式發(fā)出，影響近地空間以及地面的人造設(shè)施。比如太陽耀斑會影響向陽面的地球電離層，短波通信、導(dǎo)航定位以及海上搜救，還有一些應(yīng)急通信，甚至手機(jī)通信等都有可能受到干擾；地面上長距離的高壓輸電系統(tǒng)和輸油管道也會受到影響。
這一類災(zāi)害正隨著人類太空科技的進(jìn)步而逐漸凸顯出來，尤其是對衛(wèi)星、航天器安全以及航空、通信、導(dǎo)航等領(lǐng)域產(chǎn)生影響和危害。
如何降低太陽耀斑的影響？
自1755年觀測到第一個太陽活動周期開始，人類現(xiàn)在正經(jīng)歷第25個太陽活動周期的上升階段?？梢灶A(yù)計，太陽活動將逐漸增加，太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射發(fā)生的次數(shù)將越來越多。
太陽如此“活力四射”，我們該如何防范？不必恐慌，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(fā)帶來的高能粒子流。
此外，科研人員會通過各類太陽觀測設(shè)備，及時跟蹤太陽大氣的爆發(fā)活動，做好空間天氣預(yù)報預(yù)警，特殊時段可以有選擇地關(guān)閉電網(wǎng)，及時調(diào)整通信系統(tǒng)、飛機(jī)航線或衛(wèi)星軌道，將太陽活動造成的影響降到最低。
來源：央視一套微信公眾號綜合《開講啦》、國家應(yīng)急廣播、央視新聞客戶端
太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射……
處于第25個活動周期的太陽想干嗎？
今年的太陽有點忙。
從2023年底開始，已經(jīng)進(jìn)入活躍期的太陽，時不時地來個大耀斑、日冕拋射物，以及由此引發(fā)的地磁暴、極光，讓打工人瞬間失眠。
跟某些周期性事件類似，太陽發(fā)點脾氣也有周期——屬于間歇性發(fā)作，大約11年一次。
太陽活動有周期性
單說太陽耀斑爆發(fā)對地球的危害，就有可能擾動地球的磁場和大氣層；要是X級別大耀斑，釋放出的大量高能粒子流、造成的電磁輻射、產(chǎn)生的地磁暴，就有可能造成衛(wèi)星、空間站的損壞，干擾無線電通信以及破壞電網(wǎng)等。
為了研究太陽活動，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心專門成立了一個太陽活動與空間天氣國家重點實驗室，主要的研究任務(wù)就是研究太陽活動規(guī)律，監(jiān)測太陽活動變化，以此來實現(xiàn)對空間天氣的預(yù)報。今年是太陽活動峰年，處于第25個活動周期的太陽想干嗎？近日，記者專訪了中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員孫志斌。
問：從2024年以來，太陽活動呈現(xiàn)出什么趨勢？
答：目前，太陽正處于第25個太陽活動周期，在今年至明年達(dá)到活動高峰。這意味著太陽爆發(fā)、耀斑，日冕拋射物等活動可能會更加頻繁地出現(xiàn)。因此，從2024年以來，太陽活動呈現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的趨勢。
問：為什么說今年是太陽活動峰年？太陽活動為什么有周期性？
答：太陽黑子是太陽表面溫度相對較低的區(qū)域，是太陽活動的重要標(biāo)志。當(dāng)太陽黑子數(shù)量增多時，通常意味著太陽活動變得更加劇烈。因此，太陽黑子數(shù)量的峰值被視為太陽活動峰年的一個關(guān)鍵指標(biāo)。
至于太陽活動為什么具有周期性，這主要與太陽內(nèi)部的磁場變化有關(guān)。太陽是一個充滿磁場的等離子體，其磁場由太陽內(nèi)部的電流產(chǎn)生。這些磁場隨著太陽的自轉(zhuǎn)而發(fā)生扭曲和纏繞，最終會形成復(fù)雜的磁場結(jié)構(gòu)。當(dāng)這些磁場結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定時，就會爆發(fā)出太陽風(fēng)暴等活動。
此外，太陽的活動周期還受到其他因素的影響，如太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)速率、太陽風(fēng)的強(qiáng)度等。這些因素共同作用，使得太陽活動呈現(xiàn)出一種周期性的變化。根據(jù)過去的統(tǒng)計，太陽活動周期約為11年。
問：從2024年年初開始的太陽耀斑爆發(fā)呈現(xiàn)出什么特點，未來還有沒有特大耀斑爆發(fā)？未來會不會每個月都發(fā)生X級太陽耀斑？
答：1月1日爆發(fā)的X5.0級強(qiáng)耀斑，是6年多來最強(qiáng)的耀斑。
根據(jù)目前的太陽活動周期和觀察到的太陽黑子數(shù)量增加，存在特大耀斑爆發(fā)的可能性。
預(yù)測太陽耀斑爆發(fā)是一個復(fù)雜的科學(xué)問題，目前主要有幾種方法預(yù)測：第一種方式是使用望遠(yuǎn)鏡觀察太陽表面，特別是太陽黑子的變化和活動情況。太陽黑子是太陽活動的基本標(biāo)志，其數(shù)量和活動情況與太陽耀斑的爆發(fā)有密切關(guān)系。第二種方式是通過高精度的太陽觀測儀器連續(xù)監(jiān)測太陽的活動，這些儀器能夠檢測出太陽表面的電磁波變化，從而預(yù)測黑子活動和可能的耀斑爆發(fā)。第三種方式是掌握太陽活動周期和黑子爆發(fā)頻率的數(shù)據(jù)，研究太陽活動的歷史數(shù)據(jù)，以確定黑子爆發(fā)的規(guī)律性和周期性，以便預(yù)測未來的爆發(fā)。第四種方式是利用數(shù)學(xué)和計算機(jī)模型建立太陽黑子活動的數(shù)值模擬，利用這些模擬數(shù)據(jù)預(yù)測太陽黑子活動的時機(jī)和強(qiáng)度，進(jìn)而預(yù)測可能的耀斑爆發(fā)。
盡管科學(xué)家們已經(jīng)取得了一些預(yù)測太陽耀斑爆發(fā)的成果，但目前的預(yù)測方法仍然存在一定的不確定性和局限性。因此，對于每個月是否都會有X級太陽耀斑爆發(fā)的問題，目前還無法給出確切的答案。
太陽耀斑爆發(fā)對地球的危害
中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心專門成立了一個太陽活動與空間天氣國家重點實驗室，主要的研究任務(wù)就是研究太陽活動規(guī)律，監(jiān)測太陽活動變化，以此來實現(xiàn)對空間天氣的預(yù)報，其中子午工程就是專門研究太陽活動對地球的影響。
問：太陽耀斑爆發(fā)到什么程度，對地球有危害？
答：太陽耀斑的爆發(fā)對地球產(chǎn)生危害，通常取決于耀斑的級別、持續(xù)時間和釋放的能量。太陽耀斑是太陽大氣局部區(qū)域突然和大規(guī)模的能量釋放過程，它會產(chǎn)生強(qiáng)烈的太陽風(fēng)，擾動地球的磁場和大氣層。
一般來說，X級耀斑是最強(qiáng)的耀斑級別，它們有潛力對地球產(chǎn)生顯著的影響。當(dāng)強(qiáng)烈的太陽耀斑爆發(fā)時，可能會引發(fā)一系列對地球有害的現(xiàn)象，包括但不限于：
高能粒子流：太陽耀斑可以釋放大量的高能粒子，當(dāng)這些粒子流到達(dá)地球時，可能會對衛(wèi)星、空間站等太空中的設(shè)備造成損壞，對宇航員構(gòu)成威脅。
電磁輻射：耀斑產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁輻射會干擾無線電通信，包括短波通信、電視廣播等，甚至可能導(dǎo)致信號中斷。
地磁暴：太陽耀斑有時會引起地磁暴，這是太陽風(fēng)中的帶電粒子與地球磁場相互作用的結(jié)果。地磁暴可以導(dǎo)致電網(wǎng)波動、衛(wèi)星故障和其他技術(shù)系統(tǒng)問題。
極光：雖然極光是一種美麗的自然現(xiàn)象，但強(qiáng)烈的太陽活動引起的極光可能會干擾導(dǎo)航系統(tǒng)和其他依賴地磁場的設(shè)備。
需要注意的是，雖然強(qiáng)烈的太陽耀斑有可能對地球產(chǎn)生影響，但大多數(shù)大級別太陽爆發(fā)事件并不是專門針對地球而來的。此外，地球有自身的磁場和大氣層作為保護(hù)層，能夠抵擋大部分來自太陽的不良影響。
問：3月底因太陽活動爆發(fā)的地磁暴沖上熱搜。未來還會不會爆發(fā)地磁暴？
答：關(guān)于地磁暴是否會再次爆發(fā)，這是一個涉及太陽活動和地球磁場變化的復(fù)雜問題。地磁暴是由太陽活動引起的，特別是與太陽黑子和太陽風(fēng)的活動緊密相關(guān)。根據(jù)最近的科學(xué)研究和觀測數(shù)據(jù)，太陽目前正處于其活動周期的高峰階段，這意味著太陽黑子數(shù)量增多，太陽活動較為頻繁。因此，地磁暴的可能性確實存在。
然而，具體是否會再次爆發(fā)地磁暴，以及爆發(fā)的時間和強(qiáng)度，都是難以準(zhǔn)確預(yù)測的。這是因為太陽活動具有復(fù)雜性和不可預(yù)測性，受到多種因素的影響。科學(xué)家們通過觀測太陽黑子、太陽風(fēng)等參數(shù)，可以一定程度地預(yù)測太陽活動的趨勢，但要精確預(yù)測具體事件仍然非常困難。
因此，雖然今年地磁暴再次爆發(fā)的可能性存在，但具體時間和強(qiáng)度仍然不確定。為了減少對地磁暴等空間天氣事件的影響，子午工程的觀測儀器和太陽觀測望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)一直在不斷改進(jìn)和完善。這些系統(tǒng)能夠提前檢測到太陽活動的異常，從而為衛(wèi)星通信、電力系統(tǒng)等重要設(shè)施提供保護(hù)。
監(jiān)測太陽活動的大國重器
問：我國有哪些對太陽活動進(jìn)行監(jiān)測的大國重器？
答：我國在對太陽活動進(jìn)行監(jiān)測方面，確實擁有一些令人矚目的大國重器，其中包括“羲和號”以及圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡等。
“羲和號”是我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星，它的主要科學(xué)載荷為太陽空間望遠(yuǎn)鏡，可以在不同波段對太陽進(jìn)行觀測，研究太陽的活動和變化。這對于我們理解太陽活動的規(guī)律，預(yù)測太陽風(fēng)暴等空間天氣事件具有重要意義。
另外，圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡也是我國太陽監(jiān)測的重要設(shè)備之一。這個由313部直徑6米的單元天線構(gòu)成的射電望遠(yuǎn)鏡，是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡。它能夠?qū)μ栠M(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并提供高分辨率的射電圖像，有助于我們更深入地了解太陽活動的細(xì)節(jié)和過程。
問：目前“夸父”一號的在軌運行情況如何？每天能夠傳輸回來多少關(guān)于太陽的信息？如何通過“夸父”一號對太陽活動進(jìn)行預(yù)警？
答：“夸父”一號目前在軌運行情況穩(wěn)定，已經(jīng)成功完成了在軌初步評估，并且所有衛(wèi)星功能性能均正常。根據(jù)公開資料，“夸父”一號每天可以傳輸回來約500GB的數(shù)據(jù)量，這些數(shù)據(jù)包含了關(guān)于太陽磁場、耀斑、日冕物質(zhì)拋射等多種信息，對于科學(xué)家研究太陽活動提供了豐富的資料。
至于如何通過“夸父”一號對太陽活動進(jìn)行預(yù)警，這主要依賴于其對太陽磁場和太陽上最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射的觀測。“夸父”一號可以依靠多個波段的探測，追蹤太陽爆發(fā)的全過程。當(dāng)探測到可能對地球產(chǎn)生影響的太陽活動時，例如強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴或耀斑爆發(fā)，科學(xué)家可以利用“夸父”一號提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警。
問：子午工程的圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡和太陽探測衛(wèi)星各有什么職責(zé)？為什么有了天上的監(jiān)測還要有地上的監(jiān)測裝置？
答：子午工程是一個地基綜合監(jiān)測系統(tǒng)，它利用分布在全國各地的監(jiān)測臺站，通過各種手段連續(xù)監(jiān)測地球表面、中高層大氣、電離層和磁層以及行星際空間環(huán)境中的多種參數(shù)。這些數(shù)據(jù)對于理解空間環(huán)境、預(yù)測空間天氣以及保障航天器安全等方面具有重要意義。簡單來說，子午工程就像是在地面上布下了一張大網(wǎng)，用來捕捉和監(jiān)測空間環(huán)境中的各種信息。
而“夸父”一號則是一顆專門的太陽探測衛(wèi)星，它的主要任務(wù)是觀測和研究太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等太陽活動現(xiàn)象。通過“夸父”一號的觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)家們可以更深入地了解太陽活動的規(guī)律和機(jī)制，從而更好地預(yù)測太陽活動對地球可能產(chǎn)生的影響?？梢哉f，“夸父”一號就像是一個專注于太陽的“天眼”，幫助我們洞察太陽的奧秘。
子午工程和“夸父”一號在空間科學(xué)領(lǐng)域各有側(cè)重，前者更注重對地球空間環(huán)境的全面監(jiān)測，而后者則專注于對太陽的深入觀測和研究。兩者相輔相成，共同為我國的空間科學(xué)研究貢獻(xiàn)力量。形成天地一體化的太陽活動與空間天氣預(yù)報系統(tǒng)，未來還有國際子午圈等大科學(xué)裝置正在論證中。
空間觀測衛(wèi)星和地面裝置在航天和遙感領(lǐng)域各自扮演著不可或缺的角色，它們之間存在著一種互補(bǔ)關(guān)系。空間觀測衛(wèi)星能夠在太空中進(jìn)行大范圍的觀測和數(shù)據(jù)收集，具有宏觀、全局的觀測能力。然而，衛(wèi)星觀測也有其局限性，例如分辨率、觀測角度和時間覆蓋范圍等方面可能受到限制。
地面裝置則可以在特定地點進(jìn)行更為詳細(xì)和精確的觀測和實驗。例如，地面觀測站可以使用大型望遠(yuǎn)鏡對天體進(jìn)行高分辨率成像，或者對大氣、海洋等環(huán)境因素進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測。此外，地面裝置還可以對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、處理和分析，為科學(xué)研究提供更為準(zhǔn)確和全面的信息。
因此，空間觀測衛(wèi)星和地面裝置相互配合，可以提供更全面、更準(zhǔn)確的觀測數(shù)據(jù)，有助于我們更好地了解地球和宇宙。同時，地面裝置還可以對衛(wèi)星進(jìn)行控制和監(jiān)測，確保衛(wèi)星在軌道上正常運行，并及時處理任何可能出現(xiàn)的問題。
據(jù)封面新聞
（責(zé)任編輯：梁艷）
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