2月10日，一名摄影师在瑞典帕亚拉拍摄美丽的极光

文/成剑霞

编辑/吴美娜

　　据国家空间天气监测预警中心发布的信息，北京时间2月23日6时34分，太阳爆发了第25个太阳活动周期迄今强度最大的耀斑：X6.3级大耀斑，这一耀斑强度也打破了自2017年以来的耀斑爆发纪录。

　　今年1月1日至2月23日，短短不到两个月时间内太阳已经发生6个X级耀斑。

　　自1755年观测到第一个太阳活动周期开始，人类现在正经历第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。

　　太阳如此“活力四射”，会对我们的生活产生哪些具体影响？公众和专业部门又该如何正确认识和应对？

科学防护，降低损害

　　根据以往研究，耀斑带来的高能带电粒子和强烈的电磁辐射如果对着地球，将会严重影响地球空间环境，干扰地球磁场和高空电离层，产生强烈的地磁暴，使得短波无线通信信号中断；航空通信、全球定位系统信号，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。

　　例如，今年1月1日，新年第一天，太阳就爆发了一个X5.0级耀斑。本次X5.0级耀斑引起了地球电离层突然骚扰，主要造成太平洋区域短波通信中断，频率在30兆赫兹以下的信号丢失或中断现象持续时间超过60分钟。耀斑发生时，中国区域处于夜侧，因此并未受到影响。

　　此外，在太空运行的人造卫星、宇宙飞船、太空站和高空飞行的飞机，受到来自太阳的高能带电粒子袭击，有时会造成一些零部件损坏；飞机和其他飞行器上的飞行员和宇航员，如果不加以防护，也会受到来自太阳的高能带电粒子伤害。

　　有人会问，面对如此变化多端、威力巨大的太阳爆发活动，我们该如何保护自己？

　　不必太惊恐，因为大多数大级别太阳爆发事件并不是专门冲着地球而来的，换句话说，宇宙空间那么大，它没必要专跟地球人过不去。

　　同时，地球还自带“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，专门的空间天气研究也给我们提供了很大程度的心理保障。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工作。例如，特殊时段可以有选择地关闭电网，及时调整飞机航线或卫星轨道，让飞行员、宇航员和各类空间探测设备根据太阳活动的强度及走向情况，及时调整自身位置和活动方案，将太阳活动造成的影响降到最低限度。

　　太阳活动带来的强烈地磁暴也不全是坏事，比如它可以让我们欣赏到难得一见的极光。当太阳喷发出的带电粒子以非常高的速度撞向地球时，地球的磁场会把它们吸引到南北两极附近的高空，并和大气层中的分子或原子发生碰撞，进而引起的激发和电离现象会产生美丽的光辉，这就是极光。

太阳活动知多少

　　太阳是离我们最近的恒星，我们除了能感受到它带来的温暖，也能觉察到它的“古怪和暴躁”。毫不夸张地说，太阳“打个喷嚏”，地球搞不好就得“感冒”。

　　太阳大气中有很多活动体，较大的有黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥、日冕物质抛射、日面凝聚物等，其中最剧烈、对地球影响最大的是耀斑和日冕物质抛射。

　　耀斑是太阳大气局部区域突然变亮的活动现象，常伴随各个波段的辐射增加，它是太阳系内迄今观测到的最激烈的活动事件之一，持续时间从几分钟到几十分钟不等。在短暂时间里，耀斑可释放相当于上百亿颗巨型氢弹同时爆炸释放的能量，或十万至百万次强大火山爆发释放的能量总和。而且，耀斑千姿百态，一般分为双带耀斑和致密耀斑。双带耀斑往往由两条或多条亮带组成，这些亮带分别位于磁场中性线两侧，而致密耀斑经常只有一个亮核。

　　耀斑爆发频率与黑子数量密切相关。科学家认为，2024年是太阳黑子“大年”。太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动的基本标志。黑子数量越多，则太阳活跃程度越高，太阳耀斑爆发的几率也就越大。预计今后一段时间太阳爆发活动会越来越频繁。

　　日冕物质抛射是太阳大气中最剧烈、太阳系中尺度最大的活动现象。许多大型太阳爆发活动中，耀斑和日冕物质抛射是伴生的。太阳在持续几小时的时间内将数百亿吨携带着磁力线的、巨大的泡沫状气体物质从日冕抛射到行星际空间。

　　与耀斑爆发类似，日冕物质抛射也是太阳释放能量的形式之一，是日冕大尺度磁场平衡遭到破坏的结果。被抛射出来的物质速度一般从每秒几十公里到超过每秒1000公里，且波及范围广，宏观上改变了日冕的形态和磁场位形。日冕物质抛射还会破坏太阳风的流动，改变太阳风的速度和强度。日冕层抛射出来的物质主要是由电子和质子组成的等离子体（此外还有少量的重元素，例如氦、氧和铁），以及伴随着的日冕磁场。

今年太阳爆发活动很频繁

　　耀斑、日冕物质抛射等太阳爆发活动的巨大能量源自哪里？

　　一般认为来源于复杂的太阳磁场。太阳磁场中纽缠的磁结构，可以形象地把它想象成缠绕在一起的绳子。如果从绳子两端向相反的方向使劲拧，绳子就会越绕越紧，达到一定程度发生形变，最终导致断裂。

　　太阳上纽缠磁结构的耀斑爆发，就与此原理有点类似，当太阳上纽缠磁结构“拧紧”或“弯曲”到一定程度就会发生断裂，形成新的磁结构，这就是磁重联过程。磁重联过程释放出巨大能量，这些能量转化为耀斑爆发过程中的非热电子能量、等离子体热能、物质动能等。

　　太阳爆发活动除了威力巨大外，还呈现明显的周期变化——即著名的太阳活动11年周期。自1859年人类观测到历史上第一个有详细记录的太阳耀斑（“卡林顿事件”）至今，人类对太阳耀斑的研究已有超过160年历史。多年的研究发现，太阳爆发活动呈现大约11年的周期变化特征（并不是严格的11年，时间跨度9到14年不等）。

　　太阳活动周期开始时，太阳活动很少，随着时间推移逐渐增强，到了周期末期又趋于平静。自1755年第一个太阳活动周期开始，人类现在正处于第25个太阳活动周期。

　　据中国科学院国家空间科学中心和国际太阳活动预报小组的预测，2024年将是第25个太阳活动周期峰年，后续爆发活动会越来越频繁。活跃期过后，太阳会再次进入较平静的时期，爆发的频率将逐渐降低。

　　（作者系中国科学院上海天文台天文地球动力学研究中心副研究员）