我们躲过了这次太阳风暴的灾难。这里是你需要了解下一次的知识。

(SeaPRwire) –   3月24日和25日,在美洲、欧洲以及北亚和东亚,天空中出现了壮观的景象。4月8日,北美出现了。3月和4月期间,也出现了神秘的名称。上周末,地球居民被一场来自太阳的地磁暴提供的极光表演深深吸引,这场地磁暴通常只限于北极地区,但这次在美国阿拉巴马州以及全球同纬度地区都可见。

日冕物质抛射不仅产生壮观的景象,也可能带来潜在的危害。当太阳能量与地球相撞时,它可以干扰卫星、导致GPS系统失灵、瘫痪发电厂和中断电信。就像飓风一样,太阳风暴也由美国国家海洋和大气管理局根据程度从轻到重分级,从小到中等,强到严重,再到极端。

5月12日,美国国家海洋和大气管理局就此次事件发出了警报,尽管在5月10日至12日期间,即使在峰值期,也没有报告过电力或卫星受到干扰的情况。但如果这次地球躲过一劫,随着太阳进入活动高峰周期,我们在未来一两年内可能面临更大风险。

那么,太阳系里到底在发生什么?地球面临多大危险?我们应该如何做准备?

什么原因导致太阳风暴?

就像地球有四季变化一样,太阳也有自己的周期变化,但不是以月为单位,而是以11年为周期,形成活动高峰期和低峰期。这是因为太阳不是固体,不同区域表面旋转速度不同——。这会导致太阳磁场逐渐累积能量,直到断裂爆发。当这发生时,太阳的北极和南极磁场就会,释放出形成活动高峰期的能量。一旦这种能量耗尽,太阳就会返回活动较低的低峰期。

高活动期的一个明显迹象就是太阳黑子,即太阳表面磁场扭曲形成的小黑斑。。这次爆发与直径相当于16个地球的太阳黑子相关联,释放出数十亿吨等离子体——。

然而,不同的活动高峰期和低峰期强度不尽相同。密歇根大学气候和空间科学与工程学教授迈克尔·利莫恩说:“太阳的主要周期是11年,但人们也注意到太阳斑活动在更长周期上的变化趋势。似乎每隔一个世纪会出现太阳斑在极大期数量较低的一个或两个周期,然后恢复正常水平。”

上一个活动高峰期结束约10年前,属于能量较低的范围。20年前结束的高峰期能量较高。“我们预计当前的活动高峰将比前一个更大,更类似20年前的太阳活动高峰,”利莫恩说。

日冕物质如何对地球产生影响?

最好的理解太阳风暴对我们星球影响的方式,就是把大气层想象成荧光灯管中的气体。在灯管中,利莫恩解释说,电极在两端加速电子,它们与气体相互作用,将能量传递给气体,使其发光。在高空大气层——50到200英里高处,一个类似的过程在那里产生极光。地表更近的地方,效果就不那么良性。

“就像在灯管中,快速电子周围也有电流,这些太空电流可以在地面导电环路中引起其他电流,”利莫恩说。“这些环路必须非常长,数英里,但高压电力线就容易受到这种影响。”

卫星受损的方式更直接,主要有以下几种:随着日冕物质抛射,地磁暴会加热外层大气层,导致其扩张。这会增加卫星的空气阻力,降低其轨道。太阳风暴期间从太阳射来的带电粒子也可能渗入卫星或电离其表面,损坏其组件。这个问题对于飞行在高轨道的通信卫星——也就是大多数通信卫星的飞行高度,影响尤其严重。

相比之下,国际空间站等有人驾驶的飞船轨道更低——。这一带提供地球上人类和动物的辐射防护——但宇航员在太阳风暴期间会接受更高的辐射剂量。空间站或飞船本身也提供一定保护——但在月球或火星表面暴露在太阳风暴下,未受保护的宇航员将面临严重危险。根据Space.com报道,日冕物质抛射的“冲击波”可能会使宇航员暴露在相当于30万次同时胸部X射线检查的辐射量下,这已远超过45000次致死剂量。

为下一次风暴做准备

通常,太阳风暴需要一两天时间才能到达并通过地球。最近这次持续了几天,利莫恩解释说,是因为太阳在短时间内连续释放出几次风暴。“地球现在处于风暴恢复阶段,将持续几天,”他在5月12日表示。“但现在极光将限定在北高纬度地区,如阿拉斯加和加拿大。”

考虑到这次活动高峰可能持续到2025年中期,更大的风暴在未来一两年内发生的可能性还是比较大。那么我们应该如何做准备?

2019年,美国国会试图通过《太空天气研究促进法案》来加强美国防御太空天气事件的能力,以改进未来预测能力。该法案授权美国国家海洋和大气管理局、美国国家航空航天局、美国能源部、工业界、学术界等机构开展研究,了解如何为不利太空天气事件做准备,并优先考虑相关资金支持。

“简而言之,”密歇根大学气候和空间科学助理教授丹尼尔·韦灵说,“这项法律是要这些机构就如何推进了解和制定太空天气预测基准提供咨询建议。”

目前,这还不容易实现。一方面,太空天气本身对研究人员来说仍然是一个黑箱。另一方面,即使我们能像预测地球天气一样可靠地预测它,美国广泛分散的电网也很难制定统一的防护协议。

不过,一个概念验证例子确实存在于新西兰。

去年稍早时候,韦灵与新西兰国家电网公司Transpower合作——

模拟了一个极端太阳风暴估计情况,然后改变电网配置直到稳定。这被简化为一份PDF操作流程,放在Transpower运营人员桌面。“他们在这个周末启动了这份流程,”韦灵说,“这真的很酷。”

但5100万人口,10.35万平方英里的新西兰与3.38亿人口,380万平方英里的美国规模不同。如果一次能摧毁电网的风暴袭击,我们的电力系统很可能瘫痪。这不是因为缺乏机器和协议,而是因为变压器使用交流电运行,但在太阳风暴期间可能接收直流电冲击。

“这些变压器不是为了处理直流电而设计的,所以它们可能会很快过热,”韦灧说。

一种名为地磁诱导电流阻断器的设备可以安装在变压器上,保护它们免受破坏性电流脉冲的影响。问题是这种阻断器仍在开发阶段,一旦安装后,韦灵称其可能出现“打靶”效应。“你在这里关闭电流,它就在那里加倍,”他说。

这就使变压器更易受损——且易受损的可能性还在增加。