太陽的“暴脾氣”，威力幾何？

太陽是地球上生命能量的源泉，總是溫和地給予我們光和熱，但偶爾也會展現出令人敬畏的“暴脾氣”。太陽的“暴脾氣”是指太陽上劇烈的爆發活動，即太陽風暴，包括太陽耀斑、日冕物質拋射以及太陽質子事件等現象。

“暴脾氣”的影響

太陽耀斑爆發時，通常伴隨太陽質子事件和日冕物質拋射。這些現象會引發地球磁場擾動甚至地磁暴，并對地球電離層產生擾動，從而影響導航定位、航空通信、短波通信、長距離輸電網和輸油管線等；大量的高能粒子可能會毀壞地球附近的人造衛星載荷甚至衛星本身，威脅航天員的生命安全；地磁暴還會引發中高層大氣密度增加，影響衛星發射活動和衛星運行。

2022年2月，美國發射的49顆星鏈中有38顆因地磁暴未能按計劃入軌。2024年10月，國泰航空從紐約飛往香港的CX831航班因原定飛行路線受地磁暴干擾，不得不更改航線以保障安全。

極端太陽風暴

極端太陽風暴是指罕見的超級太陽爆發事件，這些事件具有極強的對地影響，可能會對衛星通信、電力系統、導航設備等高科技設施造成毀滅性打擊，甚至引發全球性技術災難。歷史上，極端太陽風暴曾多次給地球帶來麻煩。

卡林頓事件

1859年9月1日，人類第一次觀測到太陽耀斑，這也是歷史上最強的太陽耀斑。大約17.5小時后，當時世界上屬于“最高技術”的電報通信系統被破壞，部分電報機雖已斷電，但仍然繼續發送和接收信息，一些電報紙甚至發生自燃。

這次太陽風暴引發的極光在美洲、歐洲、亞洲和澳大利亞都可以被觀測到，甚至在緯度非常低的夏威夷、加勒比海和智利圣地亞哥都能看到極其絢爛的極光。據報道，當天午夜后，美國落基山地區的露營者突然被極光驚醒，一些人甚至以為天亮了開始準備早餐。美國東北部的部分居民半夜醒來，發現他們竟然可以借著極光閱讀。

加拿大魁北克事件

1989年3月10日，太陽活動區AR5395爆發X4.5級耀斑及日冕物質拋射并于13日到達地球，引發超級地磁暴。此次太陽風暴引發的極光，南擴至美國的佛羅里達州和墨西哥的猶加敦半島。

但它造成的災害更嚴重：加拿大魁北克電網的變壓器因感應電流過大被燒毀，整個電網90秒內全部癱瘓，電力輸送中斷，600萬居民停電9小時以上。電力公司僅電力損失就達2000萬千瓦，直接經濟損失約5億美元，而帶給用戶的經濟損失高達10億美元。同時，瑞典南部和中部的輸電線路、美國新澤西州核電站及日本東京電網也遭到不同程度破壞。

太空設備同樣遭殃：美國GOES-7衛星一段時間內失去控制，通信線路異常，圖像丟失，太陽能電池損失了約一半的能源，致使壽命縮短。SMM衛星軌道下降了約3千米，導致壽命縮短，最終于同年12月墜毀。CS-3b衛星異常，搭載的備用命令電路損壞。此外，美國和澳大利亞無數民用或軍用短波通信被中斷，澳大利亞輸油管道被腐蝕，大西洋和太平洋的海底電纜出現了高壓脈沖。

法國巴士底事件

2000年7月14日（法國“巴士底日”），太陽活動區AR 9077爆發X5.7級耀斑并伴隨太陽高能質子事件和日冕物質拋射。約32小時后，該日冕物質拋射抵達地球，引發了強地磁暴。

此次太陽風暴對航天、航空、通信以及地面技術系統都造成了嚴重影響。多顆科學衛星受損，圖像質量嚴重下降；GOES-8和GOES-10衛星丟失了2天的數據，太陽能電池陣也出現故障；國際空間站軌道高度下降約15千米；美國GPS衛星導航故障增加，美國東海岸電力網的一些變壓器受到損壞；地磁暴引起大氣密度增加，導致日本ASCA衛星軌道下降，衛星姿態失控，高能帶電粒子的轟擊使太陽能電池陣出現故障，衛星失去電力供應，最終丟失；電離層的強烈擾動引起短波通信中斷……

萬圣節事件

2003年10月26日至11月4日期間，太陽爆發一系列強耀斑并伴隨太陽高能質子事件和日冕物質拋射，其中耀斑最強達X28級（已達到探測器飽和值，真實級別高于X28級），因與萬圣節時間重合而得名。太陽風暴到達地球后引發多次強烈的地磁暴。

此次太陽風暴致使多顆科學衛星和通信衛星受到嚴重干擾或損壞，日本“回聲”衛星失控，另外多顆衛星進入安全模式、自動重啟或者觀測中斷；火星探測衛星Odyssey飛船上的MARIE觀測設備被徹底毀壞，成為首個因太陽風暴而報廢的地外空間設施。

強烈的地磁暴導致全球范圍內的短波通信中斷，GPS定位精度大幅下降；歐洲和美國電網受到影響，其中瑞典部分地區電力供應中斷，美國新澤西州的核電站降低功率運行；大量航班中斷或延誤，部分航班被迫降低飛行高度以減少輻射風險；美國阿拉斯加的石油和天然氣開采活動也被迫中斷；低緯度地區的美國得克薩斯州和佛羅里達州等地上演極光盛宴。

2024年5月特大地磁暴

2024年5月，太陽表面出現超級活動區AR13664，其線性尺度相當于15個地球。5月8日，該活動區開始活躍并不斷爆發強耀斑，其中8～9日爆發一系列X級和M級耀斑并伴隨全暈日冕物質拋射，10～11日多個日冕物質拋射先后到達地球附近引發特大地磁暴，這是自2003年11月以來最強地磁暴。

受地磁暴影響，中國空間站、國際空間站的軌道高度都出現不同程度的下降，全球約5000枚人造航天器主動變軌和機動提升軌道高度，以抵消地磁暴所造成的軌道拖曳效應，防止被“拖曳下落”。地磁暴發生的同時，極光“盛宴”在中國新疆、內蒙古、甘肅、黑龍江甚至北京等多地上演。

空間天氣預報

空間天氣是傳統天氣的自然拓展，涉及從地球上空幾十千米至太陽表面的廣闊區域。空間天氣預報指利用已有的空間天氣演化規律，采取模式預報和經驗預報等方法，全面分析空間天氣觀測資料，對未來一段時間內的太陽活動、行星際空間、磁層、電離層、中高層大氣以及空間天氣效應等空間環境要素的未來狀態進行預測。

降低極端太陽風暴影響，最好的辦法是進行準確的空間天氣監測和預報，并將預警和預報信息及時送達相關行業。目前，準確進行空間天氣預報還比較困難，未來我們仍需繼續努力！

（責任編輯 / 李銀慧" 王佳璇" 美術編輯 / 徐博宇）