原題目：地磁暴這“鍋”該地球來背嗎
雷淼
依據地磁監測數據顯示，從北京時光3月24日23時到3月25日23時，地球呈現了3小時特年夜地磁暴，共享會議室6小時中等地磁暴和3小時小地磁暴。新聞一出，關于“地磁暴”的話題登上社交平臺熱搜，還有人表現，本身忽然嗜睡、疲乏、頭疼的緣由終于找到了……
那么，地磁暴畢竟是一種什么樣的天然景象？它對地球會形成哪些影響？明天我們就來聊聊這個話題。
地球遭受地磁暴表示圖
太陽和地球的日常互動
“地磁暴”這個詞給人的第一印象，就像是地球磁場做了什么不應做的事，但是現實是地球磁場一向在怨天尤人地任務，該被叫出往“懇談”的是太陽。在中國迷信院國度地理臺審核的術語詞匯里，這種景象叫作“磁暴”，即由太陽概況運動惹起的地球磁場全球性激烈擾動景象。
要搞懂地磁家教暴，先要弄清楚太陽和地球日常平凡的正常互動。太陽是個宏大的核反映堆，除了不斷發光發燒之外，還不竭地將高能帶電粒子拋向太空。這些粒子重要是質子和電子，速率可達每秒幾聚會百公里，就像從太陽吹出的風一樣，所以也被稱為“太陽風”。
當太陽風達到地球時，起首會碰到地球磁層。關于地球磁層的年夜致樣子容貌，我們可以想象成一個平放的car 輪胎，成群的螞蟻不竭從輪胎下方洞中涌出，從各自動身的地位沿著輪胎往上爬進輪胎上方洞里往。地球磁層就比如如許一個構造，地球嵌在輪胎的中間，北半球朝上，南半球朝下，四周螞蟻的軌跡就是磁場的標的目的。當然，真正的的地球磁層不會像輪胎這么圓，在太陽風的吹拂下，磁層朝向太陽的一面被緊縮，而在背向太陽的一面拖出一條長長的尾巴。
當來自太陽的高能帶電粒子撞進地球磁層時，會在磁場感化下產生偏轉：帶正電的質子向西方偏轉，帶負電的電子則轉向東方。這些粒子拐彎之后仍在磁場中，于是就會持續偏轉下往，在磁場中團團打轉，無法直接擊中地球概況。
不外也有破例，地球南北南北極好像地磁“輪胎”的高低洞口，假如高能帶電粒子斜著沖擊磁場，它們就會一邊畫圈一邊緣著磁場進步，走出一個螺旋形，并被磁場牽引講座著家教一路打著旋兒沉進南北南北教學極的上空。高能帶電粒子撞到年夜氣時會使年夜氣中的原子或分子釀成激起態，而激起態的原子很不穩固，回到正常狀況需以發光的情勢開釋能量，這就構成了漂亮殘暴卻可貴一見的極光。所以，可以將極光看作地球遭受太陽風襲擊時自保的表示，就像人體遭受細菌進侵時會發熱一吧。”藍書生用誓言向他的女兒保證，他的聲音哽咽沙啞。樣，值得人類抱有感恩之心。
那為什么極光會有各類色彩呢？這和化學課上講的焰色反映道理一樣，由於分歧的受激原子收回的光九宮格波長分歧，所以招致色彩各別。高能帶電粒子起首撞擊地面的氧原子，它們會收回紅光；往下是高空氧原子，它們會收回綠光；更高空的氮分子（氮分子相當穩固，很難拆分紅氮原子）則收回紅光和藍光。
本地磁爆發生的時辰，極光經常會衝破日常平凡的可見范圍，教學場地呈現在較低緯度。2023年11月6日、12月1日前后產生的兩次地磁暴，在黑龍江漠河、新疆阿勒泰均呈現了年夜範圍的壯麗極光，一些地理喜好者甚至在北京也不瑜伽教室雅測到了極光，所看到的重要是遠方地面氧原子收回的紅光。
實在，極光只展現了一部門高能帶電粒子的蹤影，年夜部門粒子還困在地球磁層中，或是在趕往兩個磁極的路上。這部門粒子圍繞在地球四周，構成了高輻射的范艾倫帶，間隔空中640-58000公里。為了維護航天乘組的性命和安康，一切的空間站都運轉在這個輻射帶下方，距地約400公里，并且避開南北極，不超出南北緯52°。
2024年3月25日清晨，我國黑龍江訥河呈現壯麗極光。
日冕“治理不嚴”激發地磁暴
在太陽和地球之間幾次互動的太陽風并不穩固，其“風力”會跟著太陽運動起升沉伏。日常平凡，高能帶電粒子在太陽年夜氣最外圈的日冕層里被封鎖的太陽磁場約束著，只是安穩隨機地放出一些“喪家之犬”，但有兩種情形會產生“所有人全體逃獄”事務。
第一種情形是由于日冕本身不平均而不竭變更塑形，有時會構成冕洞，太陽粒子乘隙從這里以較高速率逃逸出來。第二種情形是激烈的太陽運動擾動日冕，在磁場的樊籠上直接打出一個洞穴，形成日冕物資拋射事務。
太陽有個年夜約11年的運動周期，在安穩時代，高能帶電粒子“所有人全體逃獄”罕見于上述第一種情形，而在活潑時代，第二種情形更為舞蹈場地明顯，且粒子從多少數字到能量都非常凸起。以面前這輪周期為例，2022年至2029年太陽運動較為活潑，估計在2025年7月到達顛峰。在此時代，太陽黑子、耀斑、日冕物資拋射都將相當激烈頻仍。
當激烈的日冕物資拋射碰到地球時，會使地球磁層緊縮變形。由于大批高能帶電粒子忽然注進，地球磁層環電流會產生激烈變更，感應出額定的磁場，對地磁場形成擾動。假如這種擾動較為激烈，即稱之為地磁暴。日冕物資拋射也攜帶著太陽的磁場，當與地球的磁場標的目的相反時，就能夠形成磁重聯。淺顯地說，就是把地球的南北磁力線掐斷，和日冕物資攜帶的磁場接在一路，如許地球磁層就會被扯開一個口兒，并被注進更多高能帶電粒子，招致地磁暴的強度增年夜。
磁場對于地球非常主要，假如沒有磁場維護，將會產生什么？見證金星的遭受就小樹屋是個例子：裴母見狀有些惱火，擺了擺手：“走吧，你不想說話，就別在這浪費你媽的時間了，媽這個時候可以多打幾個電話。”由于沒有磁場共享空間，太陽風當者披靡金星，將年夜氣聚會中的水分電離成氫和氧并吹散到太空中，所以那里固然終年覆蓋著厚厚的硫酸云，云里卻沒有一絲水汽。
2022年12月28日，芬蘭北部叢林的夜空極光。
地磁暴真會讓人嗜睡頭疼嗎
在社交平臺上，有一些人把嗜睡、疲乏、頭疼、不想下班等表示均回因于此次地磁暴，但這真的沒有迷信根據。在地磁暴事務中，太陽是始作俑者，地球磁層的動蕩產生在遠遠的地面甚至太空，而在空中上，并沒有什么可以或許立即被人體感知的變更被證明。此外，如前所說，面臨高能帶電粒子的沖擊，地球年夜氣層也會以極光的情勢展現攔阻戰果，生涯在年夜氣圈底層的我們被維護得好好的，不消煩惱。
盡管地磁暴不會影響到人的身材安康，但有才能打攪到地球上的舉措措施。最顯明的影響是大批高能帶電粒子轟擊地球年夜氣時會損壞電離層，攪擾短波通訊甚至使其完整中止，高緯度地域的地磁導航和衛星導航也會被顯明攪擾。此時，飛見證越極地的航班必需轉變線路，以躲避通訊和導航題目帶來的平安隱患。在軍事裝備中，應用地球年夜氣電離層偵測進侵飛翔物的超視距雷達也會遭到攪擾。
對于在地磁極四周的長間隔輸電線路，地磁暴可以或許感應出強力電流，進而損壞電網裝備。最有名的一次地磁暴損壞事務產生在1瑜伽教室989！”年3月，那時加拿年夜魁北克省上講座空呈現了一場壯不雅的極光秀，交流而暗藏其后的地聚會磁暴使7個繼電器簡直同時跳閘，600萬人斷電長達9小時。大批高能帶電粒子輸出的能量還會加熱地球地面年夜氣，使年夜氣收縮抬升，增添低軌衛星的阻力，使其掉速，墜進年夜瑜伽場地氣層燒毀。在此次地磁暴事務中，美國也沒能幸免，美國航天局用來研討太陽運動的“太陽極年夜年使者”衛星軌道被收縮的年夜氣往下拽了5公里，終極于8個月后掉控隕落。離此次比擬近的地磁暴損壞事務產生在2022年2月，SpaceX公司的49顆星鏈衛星方才發射上天，就因地磁暴一股腦兒失落上去38顆。
別的，在太空出差的航天員們也得防著地磁暴。空間站距地約400公里，并在較低緯度運轉，處于絕對平安的區域，但面臨忽然來襲的巨量高能帶電粒子也不克不及失落以輕心。除了留意軌道保持之外，航天員在這段時光也要防止出艙運動，以防高能帶電粒子招時租致的輻射病。地磁暴實質上是太陽風暴，即使以后航天員往了月球履行義務，也依然要非分特別警惕，那里固然沒有地磁擾動，但遭遇的太陽風暴力度與地球一樣，再加上沒有磁場和年夜氣維護，性命安康和航天裝備遭到的要挾加倍嚴重。
空間氣象預告助力預警防范
人類家教場地禁止不了太陽運動，但可以經由過程各類迷信手腕親密察看太陽，想法精準預告，以盡量加重太陽運動對地球的影響。
地磁暴由高能帶電粒子沖擊地球磁場合致，這些粒子跑得再快，也快不外光。經由過程對太陽停止包含紫外波段和X射線波段的光學不雅測，就能做到靠得住教學預告。由於在特定波段上，太陽概況的亮度差別和物資運動可以看得清明白楚。依據中國迷信院空間周遭的狀況預告中間的經歷，日冕物資從拋射到抵達地球需求1至3天，這個時光足夠人們做好預警防范了。
2002年6月1日，國務院批準中國景象局成立國度空間氣象監測預警中間，于2004年7月1日正式對外發布空間氣象預告。該中間的重要職責是計劃我國空間氣象的監測布局，以及發布空間氣象現報、警報與預告，同時為航天、導航、通訊等利用部分辦事。2009年，我國第一座太陽光球色球不雅測塔在山東石島景象臺建成，該站的不雅測信息可及時傳輸小班教學至國度空間氣象監測預警中間。在年夜氣層外，7舞蹈教室顆風云衛星可完成日地空間因果鏈全經過歷程自立監測，尤其是2021年瑜伽教室發射的風云三號E星,攜帶了中國首臺空間太陽看遠鏡，可以從X射線波段和極紫外波段展示太陽年夜氣的物理狀況。
自2022年10月起，我國有了專門用于不雅測太陽的空間看遠鏡“進步前輩天基太陽地理臺”，又稱“夸父一號”。它的迷信目的是不雅測太陽“一磁兩暴”：“一磁”指的是太陽磁場，“兩暴”指太陽耀斑和日冕物資拋射。據“夸父一號”迷信利用體系副總工程師黃宇先容，惹起比來此次地磁暴事務的X1級耀斑和日冕物資拋射，都被“夸父一號”的3臺迷信儀器不雅測記載到了全經過歷程。
我國還打算在2026年擺佈發射“羲和二號”太陽探測衛星，以更深刻地清楚太陽運動和太陽迸發的物理機制，為空間氣象預警和正確預告供給要害數據和技巧基本。“羲和二號”將安排到日地拉格朗日L5點，這個地位與太陽和地球各呈60°夾角，可以穩固尾隨地球繚繞太陽運轉。由家教于太陽自轉標的目的與地球公轉標的目的分歧，是以，太陽概況肆意地位城市起首朝向舞蹈場地“羲和二號”，再轉到地球標的目的。家教如許一來，假如太陽上有什么異動，“羲和二號”就能比地球提早四五天看到，并為不雅測太陽運動供給側向平面視角。
對于大眾而言，由于這幾年是太陽運動較為活潑的時代，日常平凡可以多追蹤關心國度空間氣象時租會議監測預警中間的網站，留心兩三天內的太陽運動情形，設定極光欣賞打算。極光凡是“媽媽，寶寶回來了。”呈現在高緯度區域（磁極周邊的磁緯度較高區域），跟著粒子流向赤道標的目的擴大，不少中緯度地域，包含我國南方也能看到極光。不外，我國南方的極光視角較低且較為昏暗，必需在足夠空闊、能避開光淨化的區域才幹看到。好比，在北京欣賞極光可以選擇往位于城區南方的靈山、長城、龍慶峽、蓮花山、云蒙山等地碰試試看。
總之，地磁暴是太陽風的激烈運動碰到地球的強力防舞蹈場地護激發的天然景象，古往今來一向存在。迷信家對包含地磁暴在內的空間氣象景“明白，媽媽就听你的，以後我絕對不會在晚上動搖兒子。”裴母看著兒子自責的表情，頓時只有投降的地步了。象停止監測、研討，不只可以做好響應防護，並且也為人類摸索太空做好預備。將來，國度空間氣象監測預警中間將持續推動日地因果鏈全經過歷程自立監測，成長我國第一代“全鏈路”日地空間氣象數值預告營業體系，連續晉陞空間氣象辦事才能，保證國度平安和經濟社會成長。
（作者為中國科普作家協會會員）
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