太空也有天气预报，与南科大教授一起观测地磁暴

据中国气象局

国家空间天气监测预警中心消息

过去三天全球出现地磁活动

南科大地球与空间科学系与天文社

在26日举办了

地球磁暴观测活动

邀请同学们一起

了解这一最具代表性的

全球空间环境扰动事件

地球与空间科学系

叶生毅教授带我们一起了解

什么是地磁暴？

如何监测？

对人类生活会有哪些影响？

研究领域中还有哪些挑战？

......

01

地磁暴是什么？如何产生的？有没有固定的周期和规律？

SOHO卫星携带的日冕仪拍摄到日冕物质抛射过程

地磁暴简称磁暴，是高速太阳风对地球磁场冲击造成的地磁剧烈扰动。

磁暴没有固定的周期和频率，因为是太阳活动驱动的，太阳活动本身比较随机，通常几天几周或者几个月出现一次。每11年会有一次太阳活动极大年，此时进入太阳比较活跃的时期，磁暴也会更频繁。

02

这一次的地磁暴强度如何？我们是通过什么手段来监测数据预测地磁暴的发生？

日冕物质抛射（CME）爆发前两个“蠢蠢欲动”的太阳活动区（来源：羲和号卫星）

据我所知，这次的磁暴是2017年以来最强的一次，地磁指数Kp=8。Kp是一个地磁暴指数，它的最高的数值是9。而在另一个判断级别里，这次磁暴是G4级（最高级为G5），2017年那次是G2级，也说明这次磁暴强很多。

一般来说我们是通过地磁台站的扰动，和对太阳的直接观测来预测地球磁暴的发生。比如说我们可以观测太阳表面是不是有耀斑爆发，以及太阳的射电的通量。

地空系组织了这次观测活动，通过磁力仪来观测地磁的扰动，也可以通过望远镜看到太阳表面的黑子的情况。天文学家和天文爱好者记录到太阳表面的耀斑是在24号发生的，通常太阳的风暴需要通过两三天才能够到达地球，所以从24号到26号，我们地球的磁场都会受到很剧烈的扰动。

磁暴在全球范围都可以观测到，但从赤道到极区所观测到的地磁扰动现象是不同的。比如在极区更容易看到极光，太阳风与地球磁场的相互作用会使磁层带电粒子获得加速并沿磁力线沉降到大气层产生极光，这个过程叫磁层亚爆，一般发生在高纬磁力线上。而在赤道附近，由于电离层会受到很强的影响，可以观察到一些电离层里面的电流系统的运动。

03

人类的哪些活动会受到影响？是否可以采取防范措施？

太阳耀斑

（来源：NASA/SDO）

人类的活动非常受到空间天气的影响，因为我们现在处在一个非常高科技的时代，地磁扰动会在我们的人工设施上产生地磁感应电流，造成损害，甚至可能会引发火灾。19世纪曾经有一个卡林顿事件，那次的磁暴是目前人类历史上记录到最强的一次空间天气事件，如果类似的事件发生在今天的话，其损失是不可估量的，可能损失会达到万亿级别。比如人造卫星就会受到影响。埃隆·马斯克在前两年进行星链发射时，因为他们没有预估到空间天气的影响，导致40多颗卫星升轨失败，最后坠毁到大气里面。除此之外，我们地面的电网、输油管道等，都会受到空间天气的影响。

通过加强空间天气的预报，提前采取预防措施，可以减少空间天气灾害对人类设施的破坏。比如通过卫星直接监测太阳风到达地球的时间，提前让设施设备关机，让卫星进入保护模式，从而避免损失。

04

目前地磁暴研究还存在哪些挑战？未来地磁暴研究的发展方向和趋势是什么？

地磁指数Dst变化

（来源：WDC Kyoto）

目前面临的挑战还有很多，比如说磁暴的精准预测，现在的有效性、效率和精确度还需提高。地球磁层对太阳风活动的响应是一个复杂的动态过程，各种物理现象之间的相互关联需要更深入的研究。借助人工智能和数值模拟的结合，可以提高预报效率和准确率，此外，多卫星组网可以提高观测的时空分辨率。

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图片：王璇

视频：杨紫阳、李志锋、杨奂彦

编辑：杨奂彦

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