太阳耀斑和地磁暴到底是什么?

北京科学中心

国家空间天气监测预警中心5月11日发布地磁暴红色预警：5月10日、11日会出现地磁活动，最大级别达到超大地磁暴水平。“太阳耀斑”也随之成为网络上讨论度最高的词，多次登上热搜，微博上的讨论度已经超过了5亿次。

太阳耀斑和地磁暴到底是什么？为什么会发生这种现象呢？这还要从太阳活动说起了。

什么是太阳活动

太阳活动是太阳大气层里一切活动现象的总称。主要有太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等，由太阳大气中的电磁过程引起。时烈时弱，平均以11年为周期。处于活动剧烈期的太阳(称为“扰动太阳”)辐射出大量紫外线、X射线、粒子流和强射电波，因而往往引起地球上极光、磁暴和电离层扰动等现象。太阳活动主要影响通信、导航系统。

可以看出，太阳耀斑属于太阳活动的一种，而地磁暴虽然不属于太阳活动，但也是由于太阳活动而引起的“连锁反应”。

太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动

国家空间天气监测预警中心发布太阳耀斑信息提示：北京时间2024年5月9日17时13分，太阳爆发了一次强耀斑（X2.2级）

今年5月以来，太阳耀斑已经爆发了数次，北京时间5月5日和6日曾爆发过三次强耀斑活动，级别为X4.5级，属于大耀斑。

太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中，所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是，日面上突然出现迅速发展的亮斑闪耀，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速，下降较慢，特别是在耀斑出现频繁且强度变强的时候。

虽然太阳耀斑的寿命仅在几分钟到几十分钟之间，但是释放的能量却相当于十万甚至一百万次强火山爆发的总能量，或相当于上百亿枚百吨级氢弹爆炸。

太阳耀斑作为太阳表面的强烈能量喷发，分为A、B、C、M、X五个级别，其中A为能量最小级别，X为能量最大级别。

不过别担心，太阳“发点脾气”也是有周期的，平均每隔11年，太阳活动就会呈现出由弱到强，再由强转弱的周期性变化，这就是太阳活动周。目前正处于第25个太阳活动周的丰年，太阳将在2024年达到当前活动周期的峰值。

太阳耀斑爆发对地球的影响

虽然耀斑是太阳活动的一种，太阳距离地球又很远，但是，耀斑就像太阳打了个“喷嚏”，地球也可能跟着“感冒”。

太阳耀斑爆发对地球产生的危害，通常取决于耀斑的级别、持续时间和释放的能量。一般来说，X级是最强的耀斑级别，有潜力对地球产生显著的影响，并可能引发“空间天气灾害”。

这些灾害主要是太阳以辐射和高能物质的形式发出，影响近地空间以及地面的人造设施。比如太阳耀斑会影响向阳面的地球电离层，短波通信、导航定位以及海上搜救，还有一些应急通信，甚至手机通信等都有可能受到干扰；地面上长距离的高压输电系统和输油管道也会受到影响。

航天员会受影响吗

神舟十八号载人飞船于4月25日晚成功发射，执行神舟十八号载人飞行任务的航天员乘组叶光富、李聪和李广苏刚刚步入“太空之旅”，那他们是否会受到影响？

北京大学空间科学与技术研究所副教授谢伦表示，“太阳耀斑释放的高能粒子和辐射有可能穿透空间站的防护层，在一定程度上增加航天员暴露于辐射的风险。”

不过大家可以放心的是，航天员的安全并非毫无保障。谢伦表示,“他们可能需要穿戴特殊的防护服，以减少辐射的暴露，或者转移到空间站内部的辐射避难区域，这些区域通常位于空间站的核心部分，有更厚的辐射屏蔽。”

地球上的我们怎么办

当前处于第25个太阳活动周期的上升阶段，可以预计，太阳活动将逐渐增加，太阳耀斑和日冕物质抛射发生的次数将越来越多。不过不用过于担心，地球自带“防毒面罩”——磁场，它帮助我们阻挡了绝大部分太阳爆发带来的高能粒子流。

此外，科研人员会通过各类太阳观测设备，及时跟踪太阳大气的爆发活动，做好空间天气预报预警，特殊时段可以有选择地关闭电网，及时调整通信系统、飞机航线或卫星轨道，将太阳活动造成的影响降到最低。

地磁暴是地球磁场全球性的剧烈扰动现象

地磁暴是地球磁场全球性的剧烈扰动现象，当太阳风暴中的带电粒子冲击地球磁场，就会使地球磁场的强度和方向发生急剧不规则变化。

当有太阳活动时，就可能以每秒数百千米的高速，一次性抛射出数以亿吨计的太阳物质，形成一次太阳风暴。在这一大波高能粒子、电磁辐射等太阳物质的轰击下，没有生命能幸存。但地球之所以能“幸存”，是因为地球自带磁场。

太阳风暴撞上地球磁场后，磁圈也发生了变形，一部分带电粒子从地球两极的磁场“开口”进入大气层，就会激发绚烂的极光。

一般太阳风暴爆发后，电磁辐射会在8分钟左右到达地球，然后大量带电粒子最快几十分钟后就会到达地球，这是第二轮影响。最后是日冕物质抛射，会在几天后到达，可能会引起地球磁场在短时间内发生剧烈变化，而如果这种地球磁场的变化幅度超过一定数值，就是地磁暴了。

根据强度大小，地磁暴分为小地磁暴、大地磁暴、特大地磁暴。

前面提到了，大约每11年，太阳活动就会由高峰进入低谷再返回到高峰，而今年，正是太阳活动大年，最近更是连续出现太阳爆发活动，基本都是以太阳耀斑为主。

地磁暴对人体基本没影响

地磁暴对人体的直接影响，用一句话来说就是，基本没影响。

一般的地磁暴发生时间都不会太长。并且，地磁暴是地球磁场“在短时间内强度和方向发生急剧不规则变化”，不代表磁场就失去作用了。

不过，它对航空航天器会有一定影响，比如各种卫星，主要影响通信、导航等，而如果地磁暴严重，靠仪表、无线电通信、GPS导航的飞机、船只也可能会受影响，可以放心的是，这些影响也都是可测可控的。

今年刚好是太阳活动大年，在地球上的我们无需过多担心，目前尚未有研究证明太阳活动会对人体有直接的明显影响，至于太阳活动会让人犯困，目前也没足够的研究可以证明这个说法。

（文章源自微信公众号数字北京科学中心）