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極光閃現:您好,太陽速遞已送達!

2024-01-09辟謠
12 月 1 日晚,漠河、內蒙古等多地甚至北京的夜空中出現極光,天文愛好者們透過中國氣象局的國家國家空間天氣監測預警中心11月30日釋出的預報,拍攝的極光照片刷屏網路,北京極光迅速成為熱點。
聽到「空間天氣」,多數人會感到陌生,這裏的空間範圍可不是簡單的外太空。空間天氣其實是發生在太陽表面、行星際直到地球空間環境(磁層、游離層、熱層和中高層大氣)中,可影響天基和地基的技術系統的正常執行和可靠性,危及人類的活動、健康和生命的條件或狀態。[1]其中最重要的空間天氣是太陽活動。
極光是地球收到來自太陽的第三次「快遞」。太陽風暴爆發時,會對地球發送三次「快遞」。第一次「快遞」是由耀斑發射的電磁波,與日光到達地球一樣,以約 3x108m/s 的速度在太空中穿行,僅需八分半鐘後送至地球。其中的X 射線和紫外線會影響地球的游離層,擾亂通訊系統和定位服務。第二次「快遞」是高能質子相攜而來,在幾十分鐘至十幾小時後到達地球。引起游離層 D 區吸收,阻礙航空通訊、衛星執行等。
第三次「快遞」則是由太陽物質組成的雲團,向宇宙四處拋射的日冕物 質,其中一部份會在約兩三天後才會到達地球。大量日冕物質以高速在宇宙中穿行,配送快遞。送達地球後,與地球磁場產生「摩擦」,形成地磁暴,在大氣中則進行「包裝」,便產生了極光。
國家空間天氣監測預警中心觀測到 11 月 27 日的 5 時、21 時、22 時和 11 月 28 日 20 時左右的四次爆發日冕物質拋射,27 日三次日冕爆發強度雖弱但時間集中,最後一次爆發強度最大,並形成了近似球形的噴射面。日冕拋射的帶電等離子通常兩三天後 「襲擊」地球,因此國家空間天氣監測預警中心預測11 月 30 日將會發生一次小型地磁暴,預測 12 月 1 日會發生大型地磁暴,並可能會持續到次日。
同時釋出中國黑龍江和新疆的部份地區有機會見到紅色甚至是綠色的極光的預報。但顯然北京部份地區出現的極光似乎是預報之外的情況。
北京地區此次極光是由於目前處在第二十五太陽活動周的末期,太陽活動強度即將到達頂峰導致。太陽活動越劇烈,所丟擲的物質威力越巨大,能夠沖破重重阻礙,到達緯度更低的地區,因此在高緯度地區才有機會見到的極光也會出現在北京地區,同樣可以解釋在極光罕見的中國本年來頻繁出現極光的原因。
原有研究表明 2025年太陽活動到達頂峰,但就目前觀測具體數據而言,太陽活動會提前至 2024年到達頂峰,將會是極光最佳觀測年。
美國與中國緯度相當的地區極光會出現地更加頻繁,這是由於地球磁場的磁極兩端並不是與地球的自轉軸完全吻合的。相對於自轉軸而言,磁場在北半球會向西半球偏轉。因此同處於北半球,中美在緯度相當的地區,美國可見極光的機率更大。
絢麗的極光背後實則危機重重,太陽的運動看似與我們相去甚遠,實際 上,無時無刻不在影響著我們的生活,在歷史上曾發生多例擾亂人類正常生活秩序的事件,即空間災害。
1989 年 3 月處於太陽活動高峰期,爆發高強度的日冕拋射,地球強大地磁暴產生了巨大的感生電流,對全球各地的供電系統產生沖擊。加拿大魁北克省情況最嚴重,電網全面癱瘓,600 萬戶居民身處黑暗,大多數地區 9 小時後恢復了供電,但部份地區甚至數日的夜晚仍在黑暗中度過。與此同時,美國和日本也面臨供電系統變壓器被燒毀的現象,瑞典則是出現電路跳閘的情況。
太陽運動會直接影響到太空中的高科技裝置,尤其是對於人造衛星的執行造成破壞,曾發生多起損毀人造衛星的事件。
1990 年 11 月初,僅工作了兩個月的風雲衛星 B 便受到太陽爆發的高能粒子流的影響,導致控制其姿態的電腦程式出現混亂的狀態,衛星發生翻轉,經修整後衛星繼續正常執行。次年 2 月 14 日衛星姿態再次受太陽活動影響發生翻轉,但由於未能及時發現與補救,風雲衛星 B 徹底無法執行。
2000 年 7 月 14 日發生了「巴士底日事件」,致使多顆人造衛星出現影像分辨率降低、數據遺失和空間站軌域下降等情況。日本的 ASCA 衛星甚至墜入地球大氣層燒毀。
同時太陽的活動與人體健康也密不可分,研究證明,部份傳染病、皮膚病和心腦血管疾病等的發病率都與太陽活動的強度有關,太陽活動越劇烈,發病率越高。
為了減輕太陽活動的帶來的破壞,中國科學家們持續努力研究和預測空間天氣事件。這包括使用衛星和其他觀測裝置來監測太陽活動和空間天氣條件, 以及開發預測模型和演算法來預測空間天氣事件,尤其是對於航空航天事業的發展助益頗多,其中代表就是國家空間天氣監測預警中心。
國家空間天氣監測預警中心為航行中的飛機與地面保持聯絡提供保障;為飛機航行提供極大便利;為空乘人員和乘客們降低生命安全威脅;為航天器的成功發射及其有序執行保駕護航。
作者:李蓓蓓
科技史與氣象文明研究院 副教授