4天内爆发2次耀斑，太阳发脾气还有个周期？曾致40颗卫星报废

　　万物生长靠太阳，但太阳平日里却并不安静。
　　太阳最近似乎有些活跃，它已在4天之内，爆发了2次X级别的耀斑，这在太阳的活动史上很少见。2023年1月，太阳的东南角，有一条明亮的等离子体向着太空喷涌而出，而触发此次事件的，正是一个X级耀斑，X是太阳耀斑的最高等级。
　　目前太阳正处于第25个周期时段，但其活跃度超出人类预期。太阳耀斑会在局部释放巨大能量，同时发射跨越整个波普的各种电磁波。太阳耀斑虽然离地球很远，但同样会影响我们的生活，尤其是通信、卫星和电网系统。
　　太阳爆发耀斑很可能会引发地球磁场全球性剧烈扰动，即引发地磁暴。耀斑和地磁暴都会严重干扰通讯。2022年2月，SpaceX部署的一批49颗星链卫星由于受地磁暴影响损失惨重，多达40颗卫星报废，是著名的太阳耀斑事故。1989年3月，狂暴的日冕物质抛射引发了极强的地磁爆，导致加拿大魁北克省电网在90秒内全面瘫痪，造成直接经济损失约5亿美元。
　　在实际生活中，我们收听广播时，会发现有时候信号会突然变得杂乱，甚至无法收听。调频率也无法解决，但过不了多久就会自己恢复。这就很可能遥远的太阳爆发耀斑对广播信号的影响。
　　太阳发脾气还有个周期？
　　太阳平日里并不安静。科学家普遍认为太阳活动周期大约为11年。太阳活动周期不仅是太阳上黑子出现多少的周期性体现，更是太阳向周围空间释放能量、太阳爆发活动，以及太阳风暴发生的周期性展现。用大白话来说，就是太阳发脾气的周期性体现。
　　2022年10月，中国发射先进天基太阳天文台（ASOS），实现我国综合性太阳卫星探测零的突破。前我们处在第25个太阳活动周的上升期，太阳活动日益频繁。在这个太阳发脾气的周期内，正是我们近距离观测太阳的好时机。
　　太阳耀斑是什么？
　　太阳的耀斑是太阳表面局部区域突然释放能量，太阳的色球层上突然增亮的现象。这种瞬时加热会向外发射各种电磁波，波长可以横跨整个电磁波谱。但最主要的还是太阳发出的强大的短波，它会造成地球大气的电离层的急剧变化，对人类的正常生活产生较大影响。
　　太阳耀斑根据活跃程度分为5个级别，分别为A、B、C、M、X，每个级别又可以划分10个等级。所以，目前我们看到X级别的耀斑爆发，已经是顶级太阳耀斑了。太阳耀斑不同于太阳风，会严重干扰地球大气中的电离层，造成短波通讯的中断。
　　1859年的卡林顿太阳耀斑事件，让人类第一次认识到太阳活动对地球空间环境的影响，这次太阳耀斑事件严重破坏了当时的全球电报网络。却也开启了人类对太阳耀斑的正式研究。
　　星链陨落：史上首次空间天气事故
　　2022年2月8日，美国太空探索技术公司（SpaceX）突然发布声明称其发射的同批次49颗星链卫星，有多达40颗受地磁暴影响可能已经或将要在大气层坠毁。公告一发出就引起大量天文爱好者的关注。小小的地磁暴竟然能一下子摧毁美国的40颗卫星吗？
　　根据卫星轨迹，众多天文学者回溯了星链的运行过程。40颗卫星在进入近地点210km的极低轨道时，会启动电推进器进行升轨。而就在这个时候卫星遭遇地磁暴。这使得大气阻力增加了50以上。星链卫星的平均电推力约为10～15mN，而克服大气阻力需要15～20mN以上。
　　卫星被迫调整为侧面迎风飞行，意图减少阻力，但依然没有完全奏效。电推进力无法补偿大气阻力，众多卫星升轨失败。而根据后续的公开资料显示，本批次共计49颗星链卫星，最终只有11颗侥幸升轨成功进入预定轨道，其余38颗均坠入大气层烧毁。
　　星链事件是历史上首次因空间天气而造成大量卫星陨落的事件。而罪魁祸首是太阳耀斑引起的地磁暴。其实小型地磁暴是非常普通的空间天气事件，平均每年有54天。甚至在活动高年可达126天。
　　地磁暴是什么？
　　地磁暴是指地球磁场全球性的剧烈扰动现象。
　　当高速等离子体云从太阳日冕抛射出来，携带着日冕磁场冲击地球磁层，使磁层压缩变形。太阳风会将巨大的能量倾泄到地球，往往还会伴随太阳耀斑，从而引起全球范围剧烈的地磁扰动，形成地磁暴。
　　地磁暴期间，高能粒子沉降使低层大气受热膨胀，进而引起高层密度增加，形成电离层暴。在磁层扰动期间，磁层中的电子可能被加速至极高能量状态，形成高能电子暴，而大量的带电粒子沿磁力线沉降，轰击高层大气，就会形成绚烂多彩的极光。
　　地磁指数可以描述地磁暴的强弱。它主要有三个指标：第一个是Kp指数。是由全球13个极光区的观测台站的K指数转化而来，主要用来反映中纬的磁场变化。第二个是Dst指数。是低纬地磁场的水平分量的变化。主要反应赤道环电流的强弱。第三个是AE指数。是描述极区磁亚暴强度，主要反映了极光带电集流的强度。
　　地磁暴对我们的生活有什么影响？
　　地磁暴是空间天气中的重要灾害性事件，虽然对人类等地球生命不会产生严重的影响，但地磁暴的发生会影响卫星的姿态和地面的电网系统，对电磁类的精密仪器也有严重影响。
　　（1）对卫星的影响
　　当地球磁场扰动时，磁场的改变会使得环绕在地球周围的卫星发送姿态改变。而卫星的不正常位移会造成通信问题，甚至是通信中断。常见的气象卫星、定位卫星、军事卫星将无法在正常的完成日常工作。
　　除了卫星姿态的改变，当强磁暴发生时，卫星很可能会因失去地球磁场的保护而受损。比如受到太阳风的直接冲击无法工作等。地磁暴发生的过程中，大气密度陡增，大气阻力变大，这些都可能会造成航天器的加速衰减。严重时甚至会引发卫星陨落。
　　除了前文所说的星链近40颗卫星陨落事件，就是人类目前遇到的首次空间天气灾害。
　　（2）对电网的影响
　　当强磁暴事件发生时，地球的磁场会发生剧烈的扰动，这种变化会使一些地区产生每公里几伏到十几伏的地面电势，这种地面电势会对高压、超高压输电系统产生严重影响。很容易造成大型变压器的损坏，有些甚至是不可逆的。
　　除此之外，强磁暴还可能触发一些核心输电设备的保护性装置。比如常见的跳闸等，大量触发会使得供电系统电压下降，严重时则会造成整个电网系统的崩溃。上世纪90年代，加拿大魁北克省电网就因此而在90秒内全面瘫痪，造成数亿美元的严重损失。
　　结语
　　地磁暴是空间天气中的重要灾害性事件，随着第25周太阳活动周发展，以及更多的新技术部署在太空，这些空间天气现象也会越来越接近普通人的生活。也许在未来的某一天，我们甚至需要看空间天气预报吧
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