3月24日,国家空间天气监测预警中心发布消息称,3月24日、25日和26日三天,将可能出现地磁活动,其中3月25日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴,预计地磁活动将持续到26日。什么是地磁暴?有何影响?

 

什么是地磁暴?

 

作为最典型的太阳爆发活动,一次日冕物质抛射过程,能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米/秒的高速抛离太阳表面,不光是巨大质量与速度汇聚成的动能,它们还携带着太阳强大的磁场能,一旦命中地球,就会引发地磁场方向与大小的变化,即地磁暴

 

 

日冕物质抛射(CME)爆发前两个“蠢蠢欲动”的太阳活动区  羲和号卫星

 

此次地磁暴有何特点?

 

SOHO卫星携带的日冕仪拍摄到日冕物质抛射过程


此次日冕物质抛射过程发生的位置几乎正对地球,因此从地球看去,喷发物形成一个圆面,也就是以往我们提到的“全晕”。此类爆发活动喷出的太阳物质相对地球速度快、覆盖度高,可能引起比较强的地磁活动。

 

为什么地磁暴会带来极光现象?

 

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。

 

太阳高能粒子流(太阳风)对地球周边区域/地磁场相互作用的示意图


空气中的分子和原子在与太阳物质的高速撞击过程中,会发生微观的能量交换。以氧原子为例,它们会从撞击中接收一份能量,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释放出来,而释放的形式就是发光。

 

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


此次地磁暴的强度如何?

 

地磁暴的强度划分主要依据特定的地磁指数来进行。这些指数能够反映地磁活动的剧烈程度,从而帮助我们了解地磁暴的强度等级。


具体来说,常用的地磁指数包括Dst指数和Kp指数。Dst指数,即地磁扰动指数,是测量太空天气条件的重要指标,它通过测量地球磁场水平分量的变化来反映地磁暴的强度。而Kp指数,即全球磁场指数,则反映了每三小时地球磁场活动的情况,数值越大,对应的地磁活动越强。

 

根据Dst指数的变化,地磁暴的强度可以分为五个级别:小磁暴、中等磁暴、大磁暴、特大磁暴和超大磁暴


同时,Kp指数也用于划分地磁暴的强度等级。根据Kp指数的变化,可以将地磁活动分为平静、不平静、活动、小、大、强烈等不同等级。


就此次地磁暴的预测强度看,有较大的概率属于中等强度甚至大磁暴级别,也就是说在上面的“五级指数”中,属于中等偏下的级别,因此强度并不算特别大,对地球的影响还算是比较有限。


地磁暴对我们有哪些影响?

 

专家表示,高能粒子干扰地球磁场产生地磁暴,对人类的身体健康几乎没有影响,但会对人类的生活造成影响。比如会影响无线电波的传播、干扰无线电通信、影响飞机轮船等的导航,甚至影响到手机信号;高能粒子还可能对人造卫星、空间站等人造飞行器造成损害,导致故障。强地磁暴还可能会对电力传输(闭合回路)系统产生影响,甚至可能导致变压器或其他电网设施损坏,引起电力中断。

 

此外,地磁暴也会对一些生物活动产生影响。例如信鸽,其定位和飞行依赖地球磁场,因此也会受到地磁暴的影响。

 

专家表示,对于地磁暴,当前可根据太阳活动实现提前几天预报。这给了我们一定的预警时间,可以采取措施保护基础设施免受地磁暴的严重影响。


历史上发生的强地磁暴造成了哪些影响?

 

  • 1859年

目前已知科学记录的最大地磁暴与极光事件是1859年的“卡林顿事件”,导致欧洲部分地区的电报设备融化和长达8天的恶劣空间天气。由于当时主要依靠蒸汽机和劳力,还没有人造卫星、无线电通信和现代的电力传输网络,太阳风暴并未给地球带来过于严重的灾难。

 

  • 1989年

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全瘫痪,大部分地区9个小时才恢复供电。这次事件还使澳大利亚输油管道受损,大西洋和太平洋海底电缆出现高压脉冲;美国GOES-7卫星损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异常,卫星上的备用命令电路损坏

 

  • 1990年

1990年7月9日,欧洲和北美地区遭受了一次大地磁暴的袭击,导致了航天器和卫星故障、航班延误、电力故障等一系列问题

 

  • 2003年

2003年10月底至11月初期间,太阳上发生了一系列强烈的爆发活动,造成了日地空间环境巨大扰动。受此影响,美国加州中部上空出现了罕见的极光;约半数卫星出现故障,日本先进地球观测卫星-2(ADEOS-2)完全失效;全球范围内的通讯受到干扰,海事紧急呼叫系统瘫痪,珠峰探险队通讯中断;全球定位系统精度降低;瑞典5万人的电力供应中断

 

资料来源:央视新闻、科普中国、光明日报、新华社、北京日报


编辑 代文佳 校对 赵琳