什麼是地磁暴?專家解讀:地磁暴不是真的「爆」
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什麼是地磁暴?專家解讀:地磁暴不是真的「爆」,地磁暴是一種地球磁場全球性的劇烈擾動現象。
地磁暴的產生機制
地球本身是一個巨大的「磁鐵」,地磁場是圍繞在地球空間的磁力線。太陽不斷向外釋放粒子,當太陽上的黑子區域發生爆發活動後,會釋放出更多高能粒子。這些粒子速度快,每秒能飛行幾百上千公里,且能量高,挾帶太陽的磁場能量「轟擊」包括地球在內的太陽系天體。當這些太陽高能粒子到達地球時,會對地球磁場造成「擠壓」與「撕扯」,迫使地磁場發生快速變化,使地球磁場陷入地磁暴狀態。簡單來說,強烈太陽活動引發的日冕物質拋射是地磁暴的主要成因。一次日冕物質拋射能將數以億噸計的太陽物質,以數百千米每秒的高速拋離太陽表面,這些物質攜帶太陽強大的磁場能,一旦「擊中」地球,就會引發地磁暴[1] 。
地磁暴的影響
地磁暴會對地球空間環境和人類技術系統產生多方面影響。它會影響地球高層大氣中氣體粒子的狀態、運動與分布,進而改變電離層、熱層的密度和結構,影響衛星飛行、星地通信、導航定位等技術系統的正常工作。例如,衛星空間站可能會因大氣拖曳造成軌道高度下降,衛星導航設備定位誤差可能增大。對於航空飛行,在發生大地磁暴或太陽質子事件時,航空輻射劑量會有所增加。此外,磁極的,還沒家用磁鐵的磁場強。而且,地磁暴也會帶來一些奇妙的現象,比如絢麗的極光。當地磁暴發生時,地磁中的帶電粒子會沿着磁力線進入地球的大氣層附近的高緯度區域地面會因磁場快速變化激發感應電流,對當地電網等產生一定影響。不過,地磁暴對公眾日常生活的影響微乎其微,其磁場變化量是納特級中,導致大氣層分子與原子之間碰撞激發產生熒光,形成極光[2]。
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今日科普丨什麼是地磁暴?專家解讀:地磁暴不是真的「爆」
最近,一條「太陽爆發耀斑,或連續3天發生地磁暴」的新聞引起很多人關注。到底什麼是地磁暴?
如果把地球看作一塊巨大的「磁鐵」,地磁場就是圍繞在地球空間的磁力線。通過對太陽以及地球周圍空間的探測,我們發現,太陽在不斷向外釋放粒子。當太陽上的黑子區域發生爆發活動之後,太陽會釋放出更多粒子。這些粒子可不好「惹」,它們不僅速度快,每秒能飛行幾百上千公里,而且能量高,挾帶太陽的磁場能量「轟擊」太陽系的一切天體,地球也在其列。
當這些太陽高能粒子到達地球時,會對地球磁場造成「擠壓」與「撕扯」,迫使地磁場發生快速變化,打破原有的平靜,陷入地磁暴狀態。不過,這裡的「暴」並非爆炸的「爆」,這表明地磁場並不會像煙花一樣爆炸,只會用無聲的變化來提示我們。
「地磁暴一來,我就特別難受」「怪不得最近睡不醒,原因找到了」……許多網友把這些問題的原因歸為地磁暴,實則不然。地磁暴並不會對人體構成直接影響,因為其磁場的變化量是納特級的,還沒家用磁鐵的磁場強。
那麼,地磁暴有什麼影響呢?
地磁暴會影響地球高層大氣中氣體粒子的狀態、運動與分布,進而改變電離層、熱層的密度和結構,影響衛星飛行、星地通信、導航定位等技術系統的正常工作。地磁暴還會帶來絢麗靈動的極光。比如6月初的這次地磁暴,就給我國多地帶來了「極光秀」。
既然地磁暴不像爆炸般轟轟烈烈,也不會給人體帶來直接影響,那我們如何預報地磁暴呢?
由於引發地磁暴的源頭是太陽,所以預報的關鍵就是監測太陽活動。藉助太空中的衛星和地面光學、射電望遠鏡組成的立體監測網,可以24小時不間斷「緊盯」太陽。
5月31日7點55分,在太陽突然出現強烈閃光後的8分鐘左右,國家空間天氣監測預警中心就通過風雲衛星上的極紫外太陽望遠鏡、X射線流量儀和地面射電望遠鏡,掌握了此次耀斑爆發的位置和強度信息。
30分鐘後,大量高速粒子從太陽向外噴出,如同無數個霰彈彈丸,密集的小白點出現在日冕儀的監測畫面上,隨着時間推移遠離太陽。
此時,空間天氣預報員就要爭分奪秒了,根據爆發區域所處位置、與地球之間的位置關係、爆發活動的強度,初步作出判斷——太陽風暴可能引發地磁暴。
準確預報的第二個關鍵是,以太陽物質的傳輸速度、磁場、密度、溫度等信礎,綜合太陽到地球之間1.5億公里的行星際空間,通過人工經驗+數值模擬的預報技術,判斷太陽物質到達地球的時間、引發地磁活動的強弱、可能持續的時長。最息為基終,對6月1日至3日出現的地磁暴作出了準確預報。
隨着風雲、羲和、夸父空間太陽監測衛星的先後發射,我國已經實現了空間太陽觀測數據的自主可控,極大地提升了地磁暴這類空間天氣事件的預報能力。
當然,不少天文、攝影愛好者會更加關注極光預報。這需要在地磁暴預報的基礎上,結合觀測地區的地理、天氣等條件,給出極光觀測、拍攝的參考指南。從地磁暴到極光,當人們驚嘆於那抹瑰麗,是否也會感慨:宇宙的諸多奧秘,離我們其實並不遙遠。
參考文獻
- ↑ 什麼是地磁暴?專家解讀:地磁暴不是真的 「爆」,光明網,2025-06-14
- ↑ 能帶來極光也會干擾衛星 到底什麼是地磁暴?一文讀懂,環球網,2024-03-25