地球磁场是保护樊篱，但也有“副浸染”
这次地磁暴，早有预警。
11月30日中午，国家空间景象监测预警中央在其官方微信"大众年夜众号发布预警——11月30日、12月1日和2日三天，可能涌现地磁暴活动。
他们剖析风云三号E星、羲和号等卫星过去几天的监测资料后创造，太阳分别在11月27日5时、21时、22时，以及11月28日20时旁边，先后四次爆发日冕物质抛射。前三次相对较弱，但发生韶光比较紧凑，一个接一个地连续爆发。而第四次过程强度最大，喷发物质最多，并且形成了近似正对地球的球形喷发面。
“作为最范例的太阳爆发活动，一越日冕物质抛射过程能将数以亿吨计的太阳物质，以每秒数百千米的高速抛离太阳表面，形成类似爆炸的冲击波，通报到太阳系的各处。巨大质量与速率汇聚成的动能，再加上本身就携带着太阳强大的磁场能，太阳物质一旦命中地球，就会引发地球磁场方向与大小的变革，变革足够大时就会发生地磁暴。”国家空间景象监测预警中央工程师韩大洋阐明。
国家空间景象监测预警中央监测，这次太阳日冕物质抛射给地球带来3小时环球磁场指数（Kp）为7的大地磁暴、3小时Kp为6的中等地磁暴，以及12小时的小地磁暴。“环球磁场指数”是衡量地球磁场活动的指标，取值范围0～9，数字越大，解释地球磁场活动越强烈。
地球磁场本是保护地球的樊篱，抵挡来自宇宙的各种“冲击”。但当高速的太阳风吹袭地球，或太阳爆发导致的日冕物质抛射影响到地球时，就会引起地球磁场在短韶光内发生剧烈变革。如果地磁场的变革幅度超过一定数值，地磁暴就难以避免了。
“地球磁场的存在为地球生物供应了必要的生存条件，但地磁暴却是我们不得不面对的‘副浸染’。”韩大洋说，地磁暴可能会影响卫星运行、导航系统和供电系统等。
这种“副浸染”还会连续。太阳活动存在周期性，大约11年一个周期。从2019年12月开始，我们进入有记录以来的第25个太阳活动周期。在这个周期中，太阳活动明显增强，规模较大的日冕物质抛射、X级太阳耀斑等强爆发事宜时有发生。
地磁暴越强极光范围越大，北京还有机会看到极光
只管是“副浸染”，但地磁暴会带来“俏丽的重逢”。
在发出地磁暴预警时，国家空间景象监测预警中央特殊提醒极光爱好者，未来几天要时候把稳空间景象信息。果不其然，这次地磁暴期间，黑龙江、内蒙古、新疆、河北等地均涌现极光，乃至北京都有清晰的极光不雅观测记录。
为什么地磁暴会带来极光征象？
“地磁暴期间，高能粒子从太空落下，撞击空气并使其发光，从而形成极光。”韩大洋阐明，空气中的分子和原子在与太阳物质的高速撞击过程中，会发生微不雅观的能量交流。以氧原子为例，它们会从撞击中吸收一份能量，但是由于原子核外电子的特性，电子与原子核之间只能容纳一定额度的能量，超过的部分都会再被开释出来，而开释的形式便是发光。
极光常见于地球南北极等高纬度地区，为什么北京、新疆等地也能看到？
“极光的发生范围与地磁暴强度存在对应关系。对付北半球而言，地磁暴越强，极光发生的范围就会越往南扩，如果足够强的话，就可能在我国夜空涌现极光。”韩大洋阐明。
中国科学院国家空间科学中央研究员刘勇在接管媒体采访时表示，历史上有比这次强度大得多的地磁暴发生，“乃至在湖北都可以看到极光”。
今年4月24日、5月8日、5月12日，我国境内连续三次涌现极光，冲破以往间隔数年才能有一次极光眼见的记录。个中，4月24日发生Kp指数为8的特大地磁暴，在新疆多地都能看到极光。而在此之前，我国境内清晰拍到极光，还要追溯到2015年。
韩大洋表示，我国涌现极光是相称罕见的，紧张缘故原由在于：一是极光常日涌现的区域位于地球南北极区附近的极光卵，其对应地磁纬度范围在南北纬65度到75度之间，而我国纬度最高的地方漠河为北纬53度旁边。二是地球磁轴和自转轴之间存在11.5度的夹角，以是地理纬度并不即是地磁纬度，且地球磁轴还向着北美洲偏移，也便是说，我国的地理纬度减去10度旁边才是真实的地磁纬度。由此可见，我国的地磁纬度要比地理纬度低不少。三是涌如今我国的极光每每不强，雾霾、人类照明都会遮挡原来微弱的极光。
“光有足够强的太阳爆发来引发地磁暴仍旧不足，还须要相称好的气候条件。”韩大洋强调，在太阳、地球磁场、地球高层大气以及对流层景象的协力撮合下，才可以匆匆成一场令人叹为不雅观止的极光“盛宴”。他说，目前正是太阳第25个活动周“冲古迹”的时候，伴随爆发活动的增多，极光涌如今我国的机会也在逐渐变大，“北京一定还有机会看到极光，而且就在当前太阳活动周期内”。
极光颜色不一样，我国更丢脸到绿色极光
这次地磁暴期间，北京和黑龙江涌现的极光有着不一样的色彩。北京是赤色为主，黑龙江则是红绿相互照映。
为什么极光会有不同的颜色？科学家认为，极光的颜色紧张与受到引发的气体分子以及海拔高度有关。
韩大洋指出，绿色极光大多涌现于100至150千米的较低海拔处，这里粒子碰撞频繁，受引发的分子氮通过碰撞将能量通报给原子氧，此时微不雅观粒子的跃迁会发射波长为557.7纳米的光，呈现出绿色。跃迁较为平缓时，受到引发的氮气发射出的光波长仅为428纳米，会呈现出蓝色。而赤色极光一样平常是由高空的原子氧产生，其波长为630纳米，人眼对这个波长并不敏感，只有在太阳活动引发强烈地磁暴、红光足够亮时，才能看到。
“绿色的极光对付我国来说更丢脸到，由于须要足够强的太阳风暴才能轰击到100千米旁边的大气，产生绿色极光。”他说。
从这个角度来看，黑龙江地区的人们是幸运的。这次地磁暴给黑龙江地区同时带来了赤色和绿色极光，绚丽多彩。这个盛景，他们在一个月前刚刚碰着过——11月5日晚间发生地磁暴，黑龙江漠河夜空同时涌现了红、绿极光。“回顾过往极光图片与***资料，在我国范围内不雅观测到的基本都是赤色极光，而对付涌现高度更低、更难发生的绿色极光，这还是第一次被人们不雅观测并拍摄到。”韩大洋说。
赤色和绿色极光不仅可能同时涌现，而且还可能相互叠加。
今年10月，加拿大上空涌现的橙色极光引起浩瀚关注，也让科学家很苦恼，极光不应该是橙色的，由于空气中没有分子能够产生通亮的橙色。挪威卑尔根大学的极光物理学家谢尔玛·奥克萨维克研究后给出阐明，赤色极光是由低能电子与高海拔（200～400千米）的氧原子碰撞形成的；绿色极光是由能量更高的电子深入低空（100～150千米）与氧原子碰撞形成的；在这两个过程之间，可能会涌现稠浊征象，即绿色和赤色极光重叠，看上去是橙色，“实际上同时是赤色和绿色的”。
威胁航天器安全、影响导航定位，但对人体康健没影响
当然，地磁暴带来的不仅仅是绚丽多彩的极光，还可能是不可估量的危害。
2022年2月，受地磁暴影响，多颗美国星链卫星未能按照操持进入预定轨道。当时发生了两次地磁暴，刚发射升空的星链卫星还没来得及“伸展筋骨”，就被各种微粒“撞晕”了。
韩大洋指出，除了极光，地磁暴带来的影响有很多。个中之一是使令地球高层大气微粒运动加剧，终极造成大气整体上受热膨胀，并向着更高的空间扩散，从而对翱翔在太空的航天器造成更大的翱翔阻力，形成翱翔速率减慢——高度降落——阻力更大——进一步减速——高度更快降落的恶性循环，威胁航天器在轨安全。
清华大学天文系副教授蔡峥阐明，地磁暴可能会影响无线电波的传播，从而滋扰地面通信和卫星旗子暗记，这可能影响导航卫星系统的精确度，以及手机和卫星电视的旗子暗记质量。同时，强烈的地磁暴可能会对电力传输系统产生影响，增加输电线路的电流负荷，有时乃至可能导致变压器或其他电网举动步伐破坏，引起电力中断。
1989年3月发生的超级地磁暴，导致加拿大魁北克电网系统完备瘫痪，大部分地区9个小时才规复供电。这次事宜还使澳大利亚输油管道受损，大泰西和太平洋海底电缆涌现高压脉冲；美国GOES-7卫星丢失了一半太阳能电池，致使其寿命缩短一半；日本通信卫星CS-3B非常，卫星上的备用命令电路破坏。
我国的在轨卫星也会受到地磁暴的影响。韩大洋先容，这次地磁暴造成我国风云三号G星的轨道单日降落约300米，达到日常情形下轨道衰减数值的近四倍。但在准确的预报做事下，卫星运控部门已提前做好准备，因此这次大地磁暴对风云卫星的运行影响不大。
很多人担心，地磁暴是否会影响人类康健和安全。对此，刘勇表示，地磁暴常日对人体康健没有影响。“地磁暴对身体和航空出行不会有什么影响，虽然会对电子通信产品有一定的滋扰，但影响都是非常小的，也有应对方法。但在国际空间站事情的宇航员们可能会受到地磁暴更多的影响。”他说。
不过，强烈的地磁活动可能会影响动物的迁徙和导航能力。“对付借助太阳和地磁导航的信鸽而言，地磁暴带来的影响是巨大的。”韩大洋说，最近的这次大地磁暴，给信鸽归巢制造了不小的麻烦，乃至有的赛鸽俱乐部当天的归巢率只有百分之十几。
地磁暴不可避免，但我们已经能够提前预报预警。据理解，目前我国已形成规范化、定量化的空间景象监测预报预警业务，空间景象预报准确率处于国际前辈水平。今年，空间景象预警还加入了国家突发事宜预警发布体系，并在3月1日通过国家突发事宜预警信息发布平台首次发布太阳耀斑的信息提示。“我们将持续监测干系太阳活动，及时为大家供应预报和预警做事。”韩大洋说。 （ 陈海波）
来源：光明日报
