“太陽的微笑”或預示地磁暴可能襲擊地球？其實不是特別可怕

出品：科普中國

作者：王錚

監(jiān)制：中國科普博覽

最近，一張圖片和相關新聞報道多次出現(xiàn)在大眾視野中——太陽的“微笑”。10月26日，美國航空航天局NASA發(fā)布了這張照片，并配文稱：“今天，NASA的太陽動力學天文臺捕捉到了太陽的‘微笑’。在紫外線成像中，這些太陽上的暗斑被稱為日冕洞，是高速太陽風涌入太空的區(qū)域?！?/p>

推特@NASASun發(fā)布的太陽“微笑”照片和配文（圖片來源：推特截圖）

該照片公布后，網(wǎng)友們有的大呼“可愛”，并大開腦洞，在太陽的“微笑”原圖中加上帽子、笑臉等各種元素；也有部分網(wǎng)友發(fā)出了“小心太陽風暴”的擔憂。

相信大家都看到了不少相關報道，但身邊好像并沒有發(fā)生什么變化。盡管媒體做了很多的宣傳，也強調(diào)了這一現(xiàn)象對地球的危害，但一通術語下來，又好像啥也沒明白。今天，我們就來看看太陽的“微笑”到底是什么，它真有那么可怕嗎？

新聞媒體報道：提防“太陽的微笑”

從圖片來看，太陽上黑色的條紋確實很像一張笑臉的眼睛和嘴巴。這張實拍照片是由NASA的“太陽動力學天文臺”衛(wèi)星（Solar Dynamics Observatory，簡稱SDO）捕捉到的，美國全國公共廣播電臺（NPR）、英國《衛(wèi)報》、美國趣味科學網(wǎng)站等媒體以“微笑的太陽有可能給地球制造問題”為主題進行了相關報道。

美國趣味科學網(wǎng)站10月29日刊發(fā)了一則題為《“微笑”的太陽本周末可能會用地磁暴襲擊地球》的報道。報道中指出，有人說，當你微笑時，全世界都和你一起笑?？墒钱斕栁⑿r，全世界會沐浴在傾瀉而下的等離子體中。這正是離我們最近的恒星向我們展露可愛“笑臉”時出現(xiàn)的令人遺憾的潛臺詞。

《衛(wèi)報》對事件報道的截圖（圖片來源：衛(wèi)報網(wǎng)站）

這些報道基本援引了“太陽‘微笑’時太陽風等離子體會對地球傾斜而下”的說法。同時，根據(jù)相關報道，科學家預測這股“帶電粒子風”將在10月29日或30日的某個時候撞入地球磁場，屆時有可能會引發(fā)一場小型地磁暴，進而可能擾亂在軌衛(wèi)星的運行，并給地球帶來小規(guī)模的電網(wǎng)波動。

“微笑”是如何形成的？

衛(wèi)星拍攝太陽“微笑”所使用的光，并不是咱們?nèi)庋劭吹降墓?，而是紫外線，即波長比紫色光更短的光。

作為一顆主要成分為氫元素的大球，太陽的內(nèi)部不斷發(fā)生高強度核反應，當能量傳輸?shù)酵鈱訒r，最外層的氫原子處在100萬度以上的高溫中，從而變成氫離子（質(zhì)子）和電子混合成的“等離子體”，并不斷釋放出各種波長的輻射——紫外線就是其中的一種。因此，利用紫外線對太陽拍照時，就可能得到太陽“微笑”這樣的圖片。

既然是用紫外線拍照，紫外線強的地方會更亮，而紫外線弱的部分則更暗，“微笑”的眼睛和嘴巴就是日冕上3個巨大無比的暗區(qū)，每個都比地球大幾十倍，稱為“冕洞”。

通常情況下，冕洞中物質(zhì)的溫度和密度比周圍小得多，并且其中的太陽磁場是開放向外的，這就使得太陽的那些高溫等離子體能夠沿著磁力線向外高速噴發(fā)，當其進入太陽周圍的太空時，就形成了高速的太陽風。媒體報道中的“傾瀉而下的等離子體”、“帶電粒子風”，指的就是這些物質(zhì)。

可想而知，高速的太陽風比平時普通的那些更有威力。常見的高速太陽風在地球周圍可以達到1000千米每秒（有趣的是，太陽風是越飛越快的，剛離開太陽時反而沒有這么快），大約2-3天可以從太陽上“吹”到地球。

經(jīng)過圖片色彩處理后，能看到太陽向外強烈的噴發(fā)（圖片來源：人民網(wǎng)）

為什么說太陽的“微笑”會引起地球磁暴？

既然我們能看到太陽正對著地球“微笑”，那么可想而知，來自冕洞的高速太陽風也會朝著地球的方向噴發(fā)。

這些帶電粒子流會對生物造成傷害，還會破壞衛(wèi)星等電子設備的電路，但萬幸的是，地球周圍有磁場的保護。朝向太陽一面，在大約幾萬千米遠的范圍內(nèi)，地球的磁場從南向北像籠子一般把地球圈住，帶電粒子無法直接穿透這個“籠子”，磁場會施加偏轉(zhuǎn)的力讓它們繞行。

然而，太陽風也帶著太陽的磁場。在一定條件下，太陽和地球的磁場相互作用，會把太陽的帶電粒子和能量送入地球周圍的空間，從而改變太空當中環(huán)繞地球的電流，變化的電流也引發(fā)磁場的變化，最終引起了整個地球的磁場擾動。

科學家將這一現(xiàn)象稱為“地磁暴”，簡稱磁暴。媒體報道中太陽“微笑”對地球的影響，指的正是磁暴。

此次太陽的“微笑”，真有那么可怕嗎？

磁暴究竟有什么危害呢？磁暴相關的電磁活動可能會傷害衛(wèi)星等航天器，干擾航天器的正常飛行；同時，也會產(chǎn)生雜音掩蓋通訊時的正常訊號，甚至使通訊中斷；嚴重的時候，磁暴會在地面輸電網(wǎng)絡中引起大電流，導致電網(wǎng)電流的波動，甚至破壞輸電網(wǎng)絡。

為了衡量磁暴的強度，科學家觀測了全球磁場變化，計算了一種參數(shù)叫做Dst指數(shù)，以納特（nT）為單位，這種指數(shù)在0上下變化，負值負的越厲害說明磁暴越強，比如弱磁暴的Dst指數(shù)約為-30～-50nT；中等磁暴的Dst指數(shù)約為-50nT～-100nT；強磁暴的Dst指數(shù)約為-100nT～-200nT；超強磁暴的Dst指數(shù)小于-250nT。

綜合以上內(nèi)容，我們來梳理一下媒體報道中的前因后果——10月26日拍攝到太陽的“微笑”說明冕洞朝向地球，釋放的高速太陽風大約兩至三天到達地球。根據(jù)估計，大約10月29日至10月30日開始影響地球，在這幾天內(nèi)會出現(xiàn)大概Dst=-30～-50nT的弱磁暴。

我們來看下圖Dst指數(shù)的變化，Dst指數(shù)下降了，但下降的不多，最低為-53nT。-50nT的磁暴非常弱，每年會出現(xiàn)許多次，因此，我們很難感受到日常生活會發(fā)生明顯的變化。

國際地磁中心發(fā)布的2022年10月Dst指數(shù)（圖片來源：https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/202210/index.html）

為什么太陽的“微笑”如此壯觀，引起的磁暴卻沒有多強呢？

首先，類似的冕洞現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，“微笑”的圖形比較吸引眼球，但對于太陽來說只算“偶露崢嶸”；其次，正對地球的“微笑”，正對地球噴出的物質(zhì)需要2-3天飛到地球的位置，但這段時間地球已經(jīng)繞著太陽飛行了一段距離，很難被直接沖擊。因此，可能危害地球的太陽“微笑”，僅就這一次來說，并不是特別可怕。

結(jié)語

關于太陽噴出的粒子流是否會命中廣闊宇宙空間中“小小”的地球這一問題，需要科學家們進行精密嚴謹?shù)挠嬎愫蟮弥?。倘若存在重大風險，科學家們會向全世界發(fā)出警報，因此不必過于擔心。

編輯：應奕可