美国将地磁暴预警升至“严重”级,为什么地磁暴会带来极光现象?活动

3月24日,国家空间天气监测预警中心发布消息,3月24日、25日、26日可能出现地磁活动。其中,3月25日可能出现中度以上地磁暴甚至地磁暴。预计地磁活动将持续到26日。 什么是地磁风暴? 有什么影响?

什么是地磁风暴?

作为最典型的太阳喷发,日冕物质抛射能够以每秒数百公里的高速将数亿吨太阳物质抛离太阳表面。 它不仅是巨大的质量和速度的动能,而且还携带着太阳强大的磁场能量。 一旦撞击地球,就会引起地磁场方向和大小的变化,这就是地磁风暴。

太阳活动区的两颗羲和卫星在日冕物质抛射(CME)爆发前“准备移动”

这次地磁风暴有何特点?

美国将地磁暴预警升至“严重”级

SOHO卫星携带的日冕仪捕捉到了日冕物质抛射的过程

这次日冕物质抛射几乎是在地球的正对面发生的,所以从地球上看,喷发形成了一个圆形的表面,也就是我们过去所说的“总晕”。 这种爆炸活动喷射出的太阳物质速度比地球快,覆盖范围高,可能会引起比较强烈的地磁活动。

为什么地磁风暴会带来极光?

在地磁风暴期间,当高能粒子从太空落下,撞击空气并使其发光时,就会形成极光。

美国将地磁暴预警升至“严重”级

太阳高能粒子流(太阳风)对地球周边/地磁场相互作用示意图

当空气中的分子和原子与太阳物质高速碰撞时,就会发生微观的能量交换。 以氧原子为例。 他们将从撞击中获得一部分能量。 但由于核外电子的特性,电子与核之间只能容纳一定的能量。 多余的部分将会以 Just Shine 的形式释放。

美国将地磁暴预警升至“严重”级

受上次地磁暴影响,2023年12月1日晚,我国黑龙江、内蒙古、新疆等地出现极光活动。图/网信漠河微博

这场地磁风暴有多强烈?

地磁暴的强度主要根据具体的地磁指标来划分。 这些指标可以反映地磁活动的强度,从而帮助我们了解地磁风暴的强度水平。

具体来说,常用的地磁指数有Dst指数和Kp指数。 Dst指数,即地磁扰动指数,是衡量空间天气状况的重要指标。 它通过测量地球磁场水平分量的变化来反映地磁风暴的强度。 Kp指数,即全球磁场指数,反映地球每三小时的磁场活动情况。 值越大,对应的地磁活动越强。

根据Dst指数的变化,地磁暴强度可分为小型地磁暴、中型地磁暴、大型地磁暴、特大型地磁暴和特大型地磁暴5个等级。

同时,Kp指数也用于对地磁暴的强度等级进行分类。 根据Kp指数的变化,地磁活动可分为平静、不稳定、活跃、小、大、强等不同级别。

从此次地磁暴的预测强度来看,大概率是中等强度甚至大型地磁暴级别。 也就是说,在上述“五级指标”中,属于中下水平,因此强度并不是特别高。 对地球的影响相对有限。

地磁风暴对我们有什么影响?

专家表示,高能粒子干扰地球磁场引发的地磁风暴对人类健康影响不大,但可以对人类生命产生影响。 比如会影响无线电波的传播,干扰无线电通讯,影响飞机、轮船的导航,甚至影响手机信号; 高能粒子还可能对卫星、空间站等人造飞行器造成损害,造成故障。 强地磁暴还可能对输电(闭环)系统产生影响,甚至可能导致变压器或其他电网设施损坏,造成停电。

此外,地磁风暴​​也会影响一些生物活动。 例如,信鸽依靠地球磁场进行定位和飞行,因此它们也会受到地磁风暴的影响。

专家表示,目前可以根据太阳活动提前几天预报地磁风暴。 这给了我们一些预警时间,并可以采取措施保护基础设施免受地磁风暴的严重影响。

历史上发生过的强地磁风暴有哪些影响?

目前已知有科学记录的最大的地磁风暴和极光事件是1859年的“卡林顿事件”,该事件导致欧洲部分地区电报设备熔化和长达八天的恶劣太空天气。 由于当时主要依靠蒸汽机和劳动力,没有人造卫星、无线电通讯和现代电力传输网络,太阳风暴并没有给地球带来太严重的灾难。

1989年,1989年3月发生超强地磁暴,导致加拿大魁北克省电网系统完全瘫痪,大部分地区用了9个小时才恢复供电。 该事件还损坏了澳大利亚石油管道,并在大西洋和太平洋海底电缆中造成高压脉冲; 美国GOES-7卫星失去了一半的太阳能电池,寿命缩短了一半; 日本通信卫星CS-3B出现异常,卫星上的备用指令电路损坏。

1990年7月9日,欧洲和北美遭受地磁风暴袭击,造成航天器和卫星故障、航班延误、电力故障等一系列问题。

2003年 2003年10月底至11月初,太阳发生一系列强烈爆炸活动,对日地空间环境造成巨大扰动。 受此影响,美国加州中部上空出现罕见的极光; 约一半卫星出现故障,日本先进地球观测卫星2号(ADEOS-2)彻底失效; 全球通讯受到干扰,海上紧急呼叫系统瘫痪。 探险队通讯中断; 全球定位系统的精度降低; 瑞典5万人的供电中断。

来源:央视新闻、科普中国、光明日报、新华社、北京日报

编辑戴文佳、校对赵琳

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