地磁暴这“锅”，该地球来背吗？
依据地磁监测数据显现，从北京时刻3月24日23时到3月25日23时，地球呈现了3小时特大地磁暴，6小时中等地磁暴和3小时小地磁暴。音讯一出，关于“地磁暴”的论题登上交际渠道热搜，还有人表明，自己忽然嗜睡、疲乏、头疼的原因总算找到了……
那么，地磁暴究竟是一种什么样的自然现象？它对地球会构成哪些影响？今日咱们请我国科普作家协会会员雷淼来聊聊这个论题。
地球遭受地磁暴示意图（1）太阳和地球的日常互动
“地磁暴”这个词给人的第一印象，就像是地球磁场做了什么不应做的事，但是事实是地球磁场一向在勤勤恳恳地作业，该被叫出去“恳谈”的是太阳。在我国科学院国家地理台审阅的术语词汇里，这种现象叫作“磁暴”，即由太阳外表活动引起的地球磁场全球性剧烈扰动现象。
要搞懂地磁暴，先要弄理解太阳和地球平常的正常互动。太阳是个巨大的核反响堆，除了不断发光发热之外，还不断地将高能带电粒子抛向太空。这些粒子主要是质子和电子，速度可达每秒几百公里，就像从太阳吹出的风相同，所以也被称为“太阳风”。
当太阳风抵达地球时，首要会遇到地球磁层。关于地球磁层的大致容貌，咱们能够幻想成一个平放的汽车轮胎，成群的蚂蚁不断从轮胎下方洞中涌出，从各自动身的方位沿着轮胎往上爬进轮胎上方洞里去。地球磁层就比方这样一个结构，地球嵌在轮胎的中心，北半球朝上，南半球朝下，周围蚂蚁的轨迹便是磁场的方向。当然，实在的地球磁层不会像轮胎这么圆，在太阳风的吹拂下，磁层朝向太阳的一面被紧缩，而在背向太阳的一面拖出一条长长的尾巴。
当来自太阳的高能带电粒子撞进地球磁层时，会在磁场效果下产生偏转：带正电的质子向东方偏转，带负电的电子则转向西方。这些粒子拐弯之后仍在磁场中，所以就会继续偏转下去，在磁场中团团打转，无法直接击中地球外表。
不过也有破例，地球南北南北极好像地磁“轮胎”的上下洞口，假如高能带电粒子斜着冲击磁场，它们就会一边画圈一边沿着磁场行进，走出一个螺旋形，并被磁场牵引着一路打着旋儿沉入南北南北极的上空。高能带电粒子撞到大气时会使大气中的原子或分子变成激发态，而激发态的原子很不安稳，回到正常状况需以发光的方式开释能量，这就构成了美丽绚烂却难得一见的极光。所以，能够将极光看作是地球遭受太阳风突击时自保的体现，就像人体遭受细菌侵略时会发烧相同，值得人类抱有感恩之心。
那为什么极光会有各种色彩呢？这和化学课上讲的焰色反响原理相同，因为不同的受激原子宣布的光波长不同，所以导致色彩各异。高能带电粒子首要碰击高空的氧原子，它们会宣布红光；往下是低空氧原子，它们会宣布绿光；更低空的氮分子（氮分子适当安稳，很难拆分红氮原子）则宣布红光和蓝光。
当地磁暴产生的时分，极光常常会打破平常的可见规模，呈现在较低纬度。2023年11月6日、12月1日前后产生的那两次地磁暴，在黑龙江漠河、新疆阿勒泰均呈现了大规模的艳丽极光，一些地理爱好者乃至在北京也观测到了极光，所看到的主要是远方高空氧原子宣布的红光。
其实，极光只展示了一部分高能带电粒子的踪影，大部分粒子还困在地球磁层中，或是在赶往两个磁极的路上。这部分粒子环绕在地球周围，构成了高辐射的范艾伦带，间隔地上640-58000公里。为了维护航天乘组的生命和健康，一切的空间站都运转在这个辐射带下方，距地约400公里，并且避开南北极，不跳过南北纬52°。
2024年3月25日清晨，我国黑龙江讷河呈现艳丽极光。
2022年12月28日，芬兰北部森林的夜空极光。（2）日冕“办理不严”引发地磁暴
在太阳和地球之间一再互动的太阳风并不安稳，其“风力”会跟着太阳活动起崎岖伏。平常，高能带电粒子在太阳大气最外圈的日冕层里被关闭的太阳磁场捆绑着，仅仅平稳随机地放出一些“漏网之鱼”，但有两种状况会产生“团体越狱”事情。
第一种状况是因为日冕本身不均匀而不断改动塑形，有时会构成冕洞，太阳粒子趁机从这儿以较高速度逃逸出来。第二种状况是激烈的太阳活动扰动日冕，在磁场的牢笼上直接打出一个窟窿，构成日冕物质抛射事情。
太阳有个大约11年的活动周期，在平稳时期，高能带电粒子“团体越狱”常见于上述第一种状况，而在活泼时期，第二种状况更为显着，且粒子从数量到能量都非常杰出。以眼前这轮周期为例，2022年至2029年太阳活动较为活泼，估计在2025年7月到达高峰。在此期间，太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射都将适当剧烈频频。
当激烈的日冕物质抛射遇到地球时，会使地球磁层紧缩变形。因为很多高能带电粒子忽然注入，地球磁层环电流会产生剧烈改动，感应出额定的磁场，对地磁场构成扰动。假如这种扰动较为激烈，即称之为地磁暴。日冕物质抛射也带着着太阳的磁场，当与地球的磁场方向相反时，就可能构成磁重联。浅显地说，便是把地球的南北磁力线掐断，和日冕物质带着的磁场接在一同，这样地球磁层就会被扯开一个口儿，并被注入更多高能带电粒子，导致地磁暴的强度增大。
磁场关于地球非常重要，假如没有磁场维护，将会产生什么？金星的遭受便是个比方：因为没有磁场，太阳风势如破竹金星，将大气中的水分电离成氢和氧并吹散到太空中，所以那里尽管终年笼罩着厚厚的硫酸云，云里却没有一丝水汽。
（3）地磁暴真会让人嗜睡头疼吗
在交际渠道上，有一些人把嗜睡、疲乏、头疼、不想上班等体现均归因于此次地磁暴，但这真的没有科学依据。在地磁暴事情中，太阳是始作俑者，地球磁层的动乱产生在悠远的高空乃至太空，而在地上上，并没有什么能够马上被人体感知的改动被证明。此外，如前所说，面临高能带电粒子的冲击，地球大气层也会以极光的方式展示阻拦战果，生活在大气圈底层的咱们被维护得好好的，不必忧虑。
尽管地磁暴不会影响到人的身体健康，但有才干打扰到地球上的设备。最显着的影响是很多高能带电粒子炮击地球大气时会损坏电离层，搅扰短波通讯乃至使其彻底中止，高纬度区域的地磁导航和卫星导航也会被显着搅扰。此刻，飞越极地的航班有必要改动线路，以躲避通讯和导航问题带来的安全隐患。在军事设备中，使用地球大气电离层侦测侵略飞行物的超视距雷达也会遭到搅扰。
关于在地磁极邻近的长间隔输电线路，地磁暴能够感应出强力电流，从而损坏电网设备。最著名的一个地磁暴损坏事情产生在1989年3月，其时加拿大魁北克省上空呈现了一场壮丽的极光秀，而躲藏这今后的地磁暴使7个继电器简直一起跳闸，600万人断电长达9小时。很多高能带电粒子输入的能量还会加热地球高空大气，使大气胀大抬升，添加低轨卫星的阻力，使其失速，坠入大气层焚毁。在这次地磁暴事情中，美国也没能逃过，美国航天局用来研讨太阳活动的“太阳极大年使者”卫星轨迹被胀大的大气往下拽了5公里，最总算8个月后失控陨落。离这次比较近的地磁暴损坏事情产生在2022年2月，SpaceX公司的49颗星链卫星刚刚发射上天，就因地磁暴一股脑儿掉下来38颗。
别的，在太空出差的航天员们也得防着地磁暴。空间站距地约400公里，并在较低纬度运转，处于相对安全的区域，但面临忽然来袭的巨量高能带电粒子也不能漫不经心。除了留心轨迹保持之外，航天员在这段时刻也要防止出舱活动，以防高能带电粒子导致的辐射病。地磁暴本质上是太阳风暴，即使今后航天员去了月球执行任务，也依然要分外当心，那里尽管没有地磁扰动，但遭受的太阳风暴力度与地球相同，再加上没有磁场和大气维护，生命健康和航天设备遭到的要挟愈加严峻。
（4）空间气候预告助力预警防备
地球与太阳示意图人类阻止不了太阳活动，但能够经过各种科学手法亲近调查太阳，设法精准预告，以尽量减轻太阳活动对地球的影响。
地磁暴由高能带电粒子冲击地球磁场所造成的，这些粒子跑得再快，也快不过光。经过对太阳进行包含紫外波段和X射线波段的光学观测，就能做到牢靠预告。因为在特定波段上，太阳外表的亮度差异和物质活动能够看得清清楚楚。依据我国科学院空间环境预告中心的经历，日冕物质从抛射到抵达地球需求1至3天，这个时刻满足人们做好预警防备了。
2002年6月1日，国务院同意我国气象局建立国家空间气候监测预警中心，于2004年7月1日正式对外发布空间气候预告。该中心的主要职责是规划我国空间气候的监测布局，以及发布空间气候现报、警报与预告，一起为航天、导航、通讯等使用部分服务。2009年，我国第一座太阳光球色球观测塔在山东石岛气象台建成，该站的观测信息可实时传输至国家空间气候监测预警中心。在大气层外，7颗风云卫星可完成日地空间因果链全过程自主观测，尤其是2021年发射的风云三号E星,带着了我国首台空间太阳望远镜，能够从X射线波段和极紫外波段展示太阳大气的物理状况。
自2022年10月起，我国有了专门用于观测太阳的空间望远镜“先进天基太阳地理台”，又称“夸父一号”。它的科学方针是观测太阳“一磁两暴”：“一磁”指的是太阳磁场，“两暴”指太阳耀斑和日冕物质抛射。据“夸父一号”科学使用体系副总工程师黄宇介绍，引起最近这次地磁暴事情的X1级耀斑和日冕物质抛射，都被“夸父一号”的3台科学仪器观测记载到了全过程。
我国还方案在2026年左右发射“羲和二号”太阳勘探卫星，以更深化地了解太阳活动和太阳迸发的物理机制，为空间气候预警和精确预告供给要害数据和技能根底。“羲和二号”将布置到日地拉格朗日L5点，这个方位与太阳和地球各呈60°夹角，能够安稳跟随地球环绕太阳运转。因为太阳自转方向与地球公转方向共同，因而，太阳外表恣意方位都会首要朝向“羲和二号”，再转到地球方向。这样一来，假如太阳上有什么异动，“羲和二号”就能比地球提早四五天看到，并为观测太阳活动供给侧向立体视角。
关于大众而言，因为这几年是太阳活动较为活泼的时期，平常能够多重视国家空间气候监测预警中心的网站，留心两三天内的太阳活动状况，组织极光欣赏方案。极光一般呈现在高纬度区域（磁极周边的磁纬度较高区域），跟着粒子流向赤道方向扩张，不少中纬度区域，包含我国北方也能看到极光。不过，我国北方的极光视角较低且较为昏暗，有必要在满足空阔、能避开光污染的区域才干看到。比方，在北京欣赏极光能够挑选去坐落城区北方的灵山、长城、龙庆峡、莲花山、云蒙山、金山岭等地碰碰命运。
总归，地磁暴是太阳风的剧烈活动遇到地球的强力防护引发的自然现象，古往今来一向存在。科学家对包含地磁暴在内的空间气候现象进行监测、研讨，不只能够做好相应防护，并且也为人类探究太空做好预备。未来，国家空间气候监测预警中心将继续推动日地因果链全过程自主监测，开展我国第一代“全链路”日地空间气候数值预告事务体系，继续提高空间气候服务才干，保证国家安全和经济社会开展。
（供图：视觉我国）
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