超大太阳黑子回归，地磁暴和极光将再次上演？|磁场_新浪财经

转自：中国科协

还记得前段时间霸榜热搜的绚丽极光吗？当时有很多人在我国的新疆、黑龙江、内蒙古、甘肃等地看到了美丽的极光，甚至在北京、山东等纬度更低的地方，也有网友晒出美丽的粉色极光。很多人追逐极光开车前往郊外，开启说走就走的旅行，享受到了“极地游”的极致浪漫体验。

与罕见的极光一起到来的还有地磁暴。5月11日，国家空间天气监测预警中心罕见地发布了最高等级的红色预警，让许多人战战兢兢地度过了两天。

5月11日凌晨在新疆阿勒泰拍到的极光（图片来源：浦石）

其实，这次的极光和地磁暴有一个共同的缔造者——太阳表面超大黑子活动区AR3364。它连续抛射出多团等离子体“袭击”了地球磁场，引发了剧烈的地磁扰动，为我们带来梦幻的极光美景和史诗级的地磁暴。

5月29日，这个“极光制造者”AR3364带着新的编号AR3697又回来了，它为什么会回来？这次会不会再次带来地磁暴和极光？太阳黑子、地磁暴、极光之间又是什么关系呢？

地磁暴与极光——混乱与绚丽的一体两面

首先我们要明确一点，地磁暴和极光经常一起出现，但并不构成必然的因果关系，引发它们的源头都是太阳。

太阳光球上有时会呈现出比周围黑暗的斑点，这就是太阳黑子。太阳黑子聚集处存在强磁场和等离子体变化，黑子处往往激发太阳风暴。

太阳风暴形成后，巨大的等离子体团以每秒数十到几千公里的速度被抛射出太阳，太阳就像打了个大喷嚏一样，把“飞沫”抛了出去，这个太阳“打喷嚏”的过程就是日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection, CME）。日冕物质抛射一旦冲击地球，会产生剧烈的磁扰动，但我们的地球磁场在很大程度上可以抵挡它。与此同时，太阳还会发生耀斑（Flare），强烈的辐射照向地球，但大多会被我们的大气层吸收。对我们来说，太阳的这个“喷嚏”一旦对着地球飞来，地球可要不太平了。

太阳抛出的这团物质是数十亿吨、自带电磁场的等离子体团，它们以极快的速度冲向地球，平静的地球磁场难以招架如此猛烈的冲击，自然会混乱不堪。

地球上空的磁层电流会引发地球磁场产生“应激”反应：磁场的变化量会先突然转北，然后在几个小时内转南，而后要花几天甚至十几天的时间来恢复平静。这是整个地球磁场混乱的一个体现，这就是日冕物质抛射引发的地磁暴。

磁暴环电流指数Dst显示的典型地磁暴过程（图片来源：数据来自日本京都大学地磁与空间磁学数据分析中心，作者制作）

虽然发生地磁暴时，地球电磁场十分混乱，但混乱也会伴随着美丽的现象。环绕南北极圈的空中电流接收到注入的高能粒子，产生剧烈的发光现象，这就是绚丽的极光。

可以说，正是因为日冕物质抛射的袭击让地球磁场乱了起来，才有可能产生极光这种奇观，而日冕物质抛射越准确地击中地球，就越可能引发地磁暴，也就越有可能引发范围更大、更壮观的极光，前段时间的极光和地磁暴就是太阳上一个拥有16个地球宽的黑子AR3664连续喷出的多团等离子体引发的。

造成5月11日极光和磁暴的日冕物质抛射事件发生在5月8日（图片来源：NOAA-SWPC LASCO C3）

太阳黑子AR3664——“王者”归来

如果你有机会每天都能看一眼太阳的样子（注意！不要在没有科学防护措施的情况下直视太阳！），就会发现，太阳表面的黑子在自西向东转。这是因为太阳和我们地球一样，都存在自转的现象，太阳赤道自转一周的时间大约是27个地球日。

一般的小黑子存活时间往往不长，我们可能见不到它们第二面，然而最近的“王者黑子”AR3664就不一样了，它面积超大，堪比历史最强；它续航超长，太阳自转一周后它仍然存活；它精力超旺，它持续爆发着超强的能量。

黑子AR3664跟随日面旋转（图片来源：数据来自NASA，作者制作）

它还在太阳侧面的时候，就用几个大耀斑预示着它的“王者”归来。5月29日，它跟着太阳旋转一周后，带着新的编号AR3697重新进入了我们的视野。而就在一天后，AR3697还造成了美洲上空短波无线电中断了90分钟之久。“王者”归来，它是否再能给我们带来一场极光盛宴呢？

黑子AR3664（AR3697）回归时再次发生爆发（图片来源：NASA/Solar Dynamics Observatory）

期待极光再相遇，也要防范超强地磁暴

从5月28日爆发的这个大耀斑看，它还依然活力四射，如果在它跟着太阳旋转到地球正对面时能爆发一次，我们就很有可能在一两天后再次欣赏到美丽的极光。

然而，正如前文所说，美丽和混乱是共生的。如果爆发过于强烈，或许我们就无心欣赏极光了。以史为鉴，我们来看看历史上的超强地磁暴都造成过什么灾难。

1859年的超级黑子“卡林顿事件”（和AR3664大小相当），据观测，当时的太阳表面有肉眼可见的闪光，地磁仪的指针因超强的地磁强度而跳出了刻度范围，各地电报局电报机在不停地闪着火花，甚至电线也被熔化了。高纬度地区的人们都能看到天空中五颜六色的北极光，午夜时分不用点灯都能阅读报纸，大大小小的异常现象持续了长达8天。

AR3664与引起卡林顿事件的超大黑子对比（图片来源：spaceweather）

1989年的超大磁暴（幅度是今年5月11日磁暴的1.5倍），当时的人们和我们一样兴高采烈地欣赏着罕见的极光。但在3月13日凌晨地磁暴达到最大的时候，磁暴激发的感应电流突破了加拿大魁北克省的电力系统，在不到一分钟的时间内击毁了多个变电站，整个魁北克省21500兆瓦的电力系统瞬间崩溃。而受影响相对小些的美国也有200多个变压器或继电器陆续出现大大小小的问题。