據(jù)國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心消息，北京時(shí)間4月24日2時(shí)至8時(shí)，發(fā)生一場(chǎng)特大地磁暴。此次過(guò)程的Kp指數(shù)（即全球磁場(chǎng)指數(shù)）為8。目前，這場(chǎng)磁暴過(guò)程仍在進(jìn)行中。24日凌晨，地磁暴在新疆克拉瑪依引發(fā)了絢麗的極光，引發(fā)網(wǎng)友熱議。
此次地磁暴有多強(qiáng)？在我國(guó)看到極光罕見嗎？今年以來(lái)為何太陽(yáng)如此“活躍”？
針對(duì)這些問(wèn)題，中國(guó)氣象報(bào)記者采訪了三位業(yè)內(nèi)專家，一起來(lái)看看專家怎么說(shuō)。
(相關(guān)資料圖)
一、近20年最強(qiáng)地磁暴，成因?yàn)楹危?/p>
“這是自2019年12月太陽(yáng)進(jìn)入第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周以來(lái)，最強(qiáng)的一次地磁暴，也是近20年來(lái)最強(qiáng)的一次過(guò)程。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，地磁暴強(qiáng)度Kp指數(shù)可將其劃分為五個(gè)級(jí)別（小、中等、大、特大、超大），此次地磁暴Kp指數(shù)高達(dá)8，達(dá)到了特大地磁暴級(jí)別。”國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心首席預(yù)報(bào)員薛炳森告訴記者，“此次地磁暴是由伴隨M1.7級(jí)太陽(yáng)耀斑的日冕物質(zhì)拋射（簡(jiǎn)稱CME）引發(fā)，CME正是產(chǎn)生這次特大地磁暴的直接原因。當(dāng)這些攜帶太陽(yáng)能量的物質(zhì)高速飛離太陽(yáng)表面時(shí)，就像爆炸沖擊波一般，快速傳遞到太陽(yáng)系的各處。此次地磁暴之所以強(qiáng)，并不是空間粒子有多強(qiáng)，而是此次日冕物質(zhì)拋射的方向，是正對(duì)著地球而來(lái)的。”
薛炳森說(shuō)，這是來(lái)自日冕拋射的能量與地球自身磁場(chǎng)來(lái)了一次“正面碰撞”。
4月21日爆發(fā)的日冕物質(zhì)拋射觀測(cè)圖片，日冕物質(zhì)拋射是造成此次特大地磁暴的主要原因。供圖/國(guó)家衛(wèi)星氣象中心
二、我國(guó)出現(xiàn)極光罕見嗎？
在此次強(qiáng)烈的地磁擾動(dòng)下，在新疆克拉瑪依，不少人觀賞到了極光現(xiàn)象。許多網(wǎng)友被極光的美深深震撼。
攝影師@Jeff的星空之旅在新疆克拉瑪依拍攝到的極光
北京天文館研究員朱進(jìn)介紹，在我國(guó)看見極光比較罕見，但也并非偶然。
近幾年是太陽(yáng)活動(dòng)高年，太陽(yáng)較為活躍，當(dāng)太陽(yáng)耀斑爆發(fā)或日冕物質(zhì)拋射發(fā)生后，一些速度很快的高能帶電粒子可能會(huì)傳輸?shù)降厍蚋浇叭绻鼈儯ǜ吣軒щ娏Ｗ樱┎皇翘貏e強(qiáng)，受地球磁場(chǎng)影響，基本會(huì)被地球的兩極‘俘獲’，所以極光一般出現(xiàn)在南、北兩極；不過(guò)，如果高能帶電粒子流強(qiáng)度很強(qiáng)，與地球磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生‘特別強(qiáng)的磁暴’，那在中高緯度地區(qū)也可能會(huì)看到極光，甚至在低緯度地區(qū)也能看到。”朱進(jìn)表示，我國(guó)出現(xiàn)極光的次數(shù)不一定和大家觀測(cè)到的次數(shù)吻合。譬如，如果發(fā)生極光時(shí)天氣條件較差，被觀測(cè)到的概率就比較小；受時(shí)間、地理位置影響，極光也有沒被觀測(cè)到的情況。
三、赤道地區(qū)也曾出現(xiàn)過(guò)極光？
極光是一種神秘的天象，自古以來(lái)為人所矚目。在中國(guó)的古籍中就有極光觀測(cè)記錄——“大電繞北斗樞星，光照郊野”。
中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所副所長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任魏勇研究發(fā)現(xiàn)，在赤道區(qū)域也曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)極光。在古代朝鮮保存的歷史古籍中，記載的天象記錄中就有一種在夜間大氣發(fā)光的現(xiàn)象——‘有氣如火光’，絕大部分位于朝鮮半島南方，具有肉眼可見性和動(dòng)態(tài)變化性特征。專家推測(cè)，這一現(xiàn)象主要是赤道極光，由朝鮮半島南方的負(fù)磁場(chǎng)異常引起的高能粒子沉降而產(chǎn)生。
極光不僅是一種美麗的神奇發(fā)光現(xiàn)象，還能夠幫助我們理解空間環(huán)境中物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化等物理過(guò)程。“在通常情況下，地球磁場(chǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，但當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力發(fā)生變化時(shí)，地球表面就會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)異常區(qū)。在負(fù)地磁異常區(qū)，磁場(chǎng)的強(qiáng)度顯著降低，屏蔽作用減弱，使得地球輻射帶中的高能粒子能夠更深地穿透大氣層。沉降的高能粒子對(duì)地球大氣進(jìn)行了電離，從而在夜空中產(chǎn)生紅色的赤道極光。”魏勇說(shuō)。
極光資料圖來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
在歷史記載的大磁暴事件中，幾乎都有觀測(cè)到極光，中低緯度區(qū)域也不算罕見，如1989年3月發(fā)生的魁北克磁暴事件、2003年的萬(wàn)圣節(jié)的磁暴，都有人在中低緯度區(qū)域觀測(cè)到極光。
四、風(fēng)云三號(hào)“降水星”面臨磁暴考驗(yàn)？
“極光雖好看，但越絢麗的極光，意味著地磁暴越強(qiáng)烈，對(duì)地面通信和航天器運(yùn)行威脅就越大。”薛炳森說(shuō)。
磁暴帶來(lái)的影響有很多，其中之一就是驅(qū)使地球高層大氣微粒運(yùn)動(dòng)加劇，這會(huì)導(dǎo)致飛行在太空的航天器承受較平常更大的飛行阻力。
在此次地磁暴影響下，4月16日剛剛發(fā)射的低軌“降水星”風(fēng)云三號(hào)G星就面臨挑戰(zhàn)，運(yùn)行軌道或?qū)⒔档图s560米。
薛炳森介紹，地磁暴通常會(huì)顯著影響500公里以下的近地軌道，地磁暴給地球兩極地區(qū)注入巨大能量，隨后能量傳遞給高層大氣中，造成大氣被加熱，并向低緯度地區(qū)擴(kuò)散。低層大氣受熱膨脹，導(dǎo)致衛(wèi)星軌道上的大氣密度增加，使得衛(wèi)星所受阻力增大衛(wèi)星運(yùn)行速度和高度下降，無(wú)法維持在原本高度軌道運(yùn)行。“為保障低軌衛(wèi)星正常業(yè)務(wù)運(yùn)行，當(dāng)衛(wèi)星降落到一定位置時(shí)，需要人為推升其上升至原本軌道高度。我國(guó)的空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)為這一預(yù)案的實(shí)施提供了數(shù)據(jù)支撐。在這次過(guò)程期間，我們?yōu)轱L(fēng)云三號(hào)G星提供了多期空間天氣服務(wù)。”
除了威脅航天器運(yùn)行以外，地磁暴還會(huì)威脅地球短波通信。短波通信是一個(gè)嚴(yán)重依賴地球電離層的通信方式，當(dāng)?shù)卮疟┌l(fā)生時(shí)，電離層電子密度分布會(huì)發(fā)生很大變化，從而造成不同頻率的無(wú)線電波的反射率發(fā)生變化，導(dǎo)致較高頻率的無(wú)線電波不能反射；這時(shí)如果采用無(wú)磁暴時(shí)的短波傳播信號(hào)，電波原有的接收點(diǎn)接收到的信號(hào)會(huì)大幅度衰減，甚至完全接收不到，從而造成短波通信的中斷。
薛炳森表示，未來(lái)3至4年，太陽(yáng)仍處于活躍期，地磁暴等仍會(huì)呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢(shì)，但對(duì)公眾日常生活影響不大，不用恐慌。有效應(yīng)對(duì)地磁暴威脅首先要密切監(jiān)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)、及時(shí)準(zhǔn)確研判并預(yù)報(bào)其可能發(fā)生的地磁暴。
中國(guó)氣象報(bào)社出品
專家顧問(wèn)：
國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心首席預(yù)報(bào)員 薛炳森
北京天文館研究員朱進(jìn)
中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所副所長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 魏勇
作者：中國(guó)氣象報(bào)全媒體記者張娟 王美麗
編輯：姜虹
審核：段昊書