极光“刷屏”背后：20年来最剧烈的太阳风暴

原文作者：Alexandra Witze

随着太阳进入“极大期”（maximum），《自然》请教了物理学家接下来的几个月和之后会发生什么。

上周末，在比往常更低纬度拍到的“极光盛宴”照片在社交平台上热传。对于空间气象科学家来说，这些由超强太阳风暴引起的极光是他们期盼已久的，也是太阳接近其11年活动周期高峰的“炫目”证据。 

卫星运营商、电网管理者和维护重要技术设施的机构仍在评估此次历史性事件的影响——这是2003年以来最强的地磁暴。但大部分主要系统似乎经受住了这次冲击。

这是令人鼓舞的，因为之后可能还有更多：太阳周期的最强地磁暴可能出现在太阳极大期（solar maximum）后，而太阳预计在今年晚些时候进入极大期。《自然》在此解释了过去几天里发生了什么，以及太阳物理学家对未来的预测。

直接原因是名为活跃区3664的太阳黑子群，这个活跃区出现在正对地球的太阳赤道下方。这个太阳黑子群的宽度约为地球的17倍，可能也是当前太阳周期内观测到的最大最复杂的太阳黑子区，而当前太阳周期从2019年开始，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的空间气象预报员Shawn Dahl说。

5月8日左右开始，活跃区3664至少喷出了7次磁化等离子体，或称日冕物质抛射，以最高每秒1800公里的速度朝地球而来。这些日冕物质抛射与其他带电等离子体和太阳碎片冲击了空间气象探测设备。这一体验令人“目眩神迷”，美国国家太阳天文台的太阳物理学家Ryan French表示，先是数据如洪水般涌入，再是目击到令人“叹为观止”的极光。

多个测量数据显示：非常大。在地磁暴的五个等级中属于“极强”（extreme），在地球磁场变化指数中属于“超级风暴”（superstorm）。

还有极光。地球磁场通过改变有害粒子在地球周围的方向，保护人类和其他生命免受太阳风暴的威胁。但日冕抛射物质的物质会撞上地球磁场，这些物质会使地球高层大气的能量聚集。那里的氧、氮等化学元素会电离化，发出不同颜色的光，产生极光。极光常见于地球两极，但在5月10日，由于这次太阳风暴过于剧烈，人们甚至在很低的纬度看到了极光，包括在墨西哥。

“太难忘了。”英国诺森比亚大学的空间物理学家Steph Yardley说。这些极光非常活跃，为了观测，她必须从她在苏格兰的观测点向南看，而不是朝北看。

太阳风暴会干扰全球的无线电和GPS通讯。航天科技公司SpaceX的“星链”（Starlink）提供的宽带服务依赖5000多颗卫星——该服务报告了信号质量的暂时性下降。这可能是因为通讯干扰或是风暴改变了地球大气密度，使卫星产生延迟，空间气象物理学家Tamitha Skov在社交平台X（前身为推特）上写道。

由于预测到了这次的极端太阳活动，电网运营商早已采取了保护措施，地磁暴会使电网产生额外电流，导致停电。新西兰的电力传输服务临时关闭了全国部分变电站，以防设备损坏。

5月10日，NASA表示其国际空间站的四名美国宇航员和三名俄罗斯宇航员预计不会有危险。中国天宫空间站有三名航天员，但也没有消息称那里采取了预防措施。

部分卫星暂停了科研观测任务。NASA的钱德拉X射线天文台在风暴前临时暂停了采集天文数据，并将其设备存放好，免受辐射风暴的影响。NASA的一名发言人表示，风暴期间，NASA采集冰数据的ICESat-2卫星在发生意外旋转后自动暂停了科考任务，这次意外可能是大气阻力增大导致的。

科学家之后可能还会有更多发现。欧洲空间局的太阳轨道器（Solar Orbiter）相对于地球几乎在太阳背面，所以可以从不同角度观察这次风暴。从地球看，活跃区3664现在正向着太阳背面旋转，即将进入太阳轨道器的视野。“再过几天，我们应该就能知道这个太阳黑子会不会冲击太阳背面了。”太阳轨道器的仪器运行科学家David Williams说道。NASA的帕克太阳探测器——正在执行多次穿越太阳外层大气的任务——正好位于其绕日环绕轨道最外部分，或许能带来更多见解，但数据传到地球还需时日。

研究人员预计接下来几天会有一次向着火星的日冕物质抛射，科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家Shannon Curry说。NASA环绕火星的MAVEN探测器或许能见证这次碰撞。

任何时间。科学家根据他们观测到的太阳黑子数量预计，目前太阳周期将在今年某个时间“达峰”。最大的风暴一般出现在这个正式峰值的数月至数年之后。此外，Dahl说，随着太阳周期不断变化，太阳黑子会更接近太阳赤道，增加日冕物质抛射直接面向地球而不是进入太空的几率。