今年地球將受特大磁暴襲擊 造成全球性磁層的劇烈擾動

2021-01-21 遨遊世界科學

今年特大磁暴要來了!

眾人皆知,磁暴是一種自然現象,大部分人知道磁暴這個名詞是通過絢麗的北極光,地球的極光是來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流(太陽風)使高層大氣分子或原子激發(或電離)而產生,而極光大多為天文愛好者和旅行記錄者所喜愛,當然,今天的主角不是極光,而是磁暴。

據外國科學家表示,地球今年將遭受近十場磁暴,其中有兩到四場特大磁暴(據數據統計發生特大磁暴的機率僅約為5%),2018年初以來最大的一次發生在4月20日,而最近一次發生在5月7日。

磁暴會造成全球性的磁層擾動,它的罪魁禍首就是給我們提供光和熱的太陽,具體點就是太陽日冕物質拋射(CME)以及太陽冕洞。

當高速等離子體雲從太陽日冕拋射出來,攜帶著日冕磁場衝擊地球磁層,使磁層壓縮變形。並且它通常攜帶南北方向轉動的磁場,當磁場轉為南向和地磁場相互作用時,太陽風會將巨大的能量傾洩到磁尾的大尺度空間中,使磁尾等離子體片中大量的帶電粒子注入到環電流中,使環電流強度發生變化,而變化的電流會產生變化的磁場,從而引起全球範圍劇烈的地磁擾動——地磁暴。

磁暴一旦發生,所有地磁要素都發生劇烈變化,例如高能粒子沉降和焦耳加熱等過程使低層大氣受熱膨脹,引起高層大氣密度增加;高層大氣密度、成分和風場的變化,會引起電離層暴;磁層擾動期間,磁層中的電子可能被加速至很高的能量,引起全球範圍的高能電子增強現象——高能電子暴;帶電粒子沿磁力線沉降,轟擊高層大氣,形成絢爛多彩的極光等。

簡單來說,磁暴直接的影響就是人類的日常用電與通信,有些強磁暴可導致大型變壓器半波飽和而縮短其使用壽命,極端情況下會使其燒毀而造成永久損壞。甚至致使供電系統電壓嚴重下降導致系統崩潰,從而引發大面積停電事故。

有記錄以來,規模最大的磁暴是發生在1859年的卡林頓事件,特大磁暴導致歐洲和北美洲的電報系統失效,幾乎在全球看到了極光。

磁暴帶來了安全隱患,也帶來了極光,作為聯結地球與太陽的重要紐帶,我們只要做好準備防範與欣賞享受即可,畢竟人的一生在浩瀚的星空中如閉眼之瞬。

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