太陽表面罕見劇烈爆發！沉睡的太陽，要醒了？這幾天可能有這些影響…
2020-12-12 科普中國快訊：北京時間12月8日，太陽表面發生了近幾年罕見的劇烈爆發事件，劇烈的日冕物質襲向地球， 沉睡的太陽，要醒了！
據報導，它發射出的等離子云被拋射入太空，預計歷時2-3天抵達地球，或對地球磁場產生影響。
圖源：ESA
這幾天手機會沒信號嗎？電視會麻花嗎？網絡會斷嗎？普通公眾需要做好防護嗎？你想知道的都在這裡！
太陽睡醒了？
太陽是地球生命之源，太陽向地球提供了源源不斷的能量，從而孕育了生命。
但是，這些年我們並沒有感受到太陽有什麼變化，為什麼太陽會沉睡，還要甦醒了呢？
這是因為，對我們人類活動有直接影響的，其實只是太陽輻射中的可見光和紅外光。可見光主要用來照亮大地，而紅外光讓地球不那麼冷。
圖源：The Glass Blog
太陽輻射中的可見光和紅外光，長期以來基本不變。但是，紫外輻射就不一樣了，太陽發射出來的紫外輻射每時每刻都在變化。
但是因為臭氧層和更高的大氣層存在，太陽紫外線基本都被吸收了，很少可以到達地球表面。所以，我們基本感受不到太陽的變化。
但是，假如我們每年給太陽紫外光拍個照，太陽的亮度會有亮有暗，呈現非常規律的11年周期變化，這被稱為「太陽11年周期」。
圖源：G.L. Slater and G.A. Linford; S.L. Freeland; the Yohkoh Project
太陽的11年周期不光是紫外輻射變化這麼簡單的事情，最根本的原因是太陽磁場變化。太陽和地球一樣，也有南磁極和北磁極。
眾所周知，地球南磁極在北極、北磁極在南極。但是太陽磁場就不那麼穩定了，太陽磁極每11年會南北反轉一圈，而在反轉的過程中，太陽上的磁場就會非常不穩定，產生各種爆發活動。所以，這導致太陽的爆發會有11年的周期變化。
圖源：Smithsonian By Megan Watzke
而2020年，正好是太陽第24個活動周的尾巴，我們在近期也迎來了太陽的第25個活動周。
圖源：NASA
太陽爆發會有什麼後果？
我們看整個太陽時，太陽上有南北磁極。但是，太陽不像地球只有一對磁極，太陽上有不計其數的小磁極。
假如我們只看太陽上一小塊區域，這小塊區域中也會存在南北磁極，就像日面下面有一個U形小磁鐵形成的磁場一樣。
圖源：Randy Russell
這個小區域的磁場會由於某些原因，攜帶著太陽上的電子和氫離子，突然向外噴發出來，這個過程叫做「日冕物質拋射」。
我們通過飛行在太陽系中的衛星，對著太陽進行拍照，就可以看到日冕物質拋射的傳播過程了。
下面圖中心綠色的圖片，就是太陽的照片。因為太陽光太亮了，而噴發出來的物質發光比較微弱，我們對著太陽直接拍照的話，就看不到太陽以外區域的變化了。所以衛星在拍攝其他位置時，就會在照相機中間加一個擋板，通過遮擋太陽光，就可以看到日冕物質拋射了 。
圖源：SOHO
而這次日冕物質拋射正好是正對地球而來，拍到的照片就是一個逐漸變大的圓了。
圖源：SOHO
太陽爆發會導致地球輻射加重嗎？
日冕物質在離開太陽時，速度會超過1000公裡/秒，在到達地球附近時往往還可以達到七八百公裡/秒。
快速運動的磁場和帶電粒子會撞擊地球的磁場，壓縮地球磁場，造成地球磁場變化，而且帶電粒子還會沿著地球磁場，進入地球極區，造成極光。
圖源：ESA
地球磁場快速變化，就會引起地球上金屬材料中出現很大的電流。比如，1989年3月的一次太陽爆發事件，造成了加拿大很多城市停電大約9個小時。那次事件，還損壞了魁北克水力發電站的電力傳輸系統和新澤西州的一些變壓器。假如強烈的太陽風暴發生在現代，我們的通訊、網絡和信號傳輸都會受到中斷。
圖源：Nieuws Feiten
當然，此次太陽剛剛甦醒時候的爆發，還沒有那麼大的威力，大家不需要太過擔心。
不過，儘管這次事件威力沒有那麼大，它也會對我們日常生活產生影響。人們現在出行離不開GPS和北鬥導航，這都是通過接收導航衛星的電磁波信號，通過信號傳播時間計算距離，獲得我們的位置。
但是，導航信號勢必會穿過位於幾百公裡高度的電離層，這部分區域大氣由於太陽輻射電離存在帶電粒子。而在太陽風暴發生時，電離層變化劇烈，導航信號很可能無法穿過電離層。亦或是儘管導航信號穿過了電離層，信號跑過的時間會變化，定位就不那麼準確了。
圖源：The COMET Program
所以，路痴的小夥伴們，這幾天出門可以考慮帶一個認識路的小夥伴更加靠譜……
本文專家:任德馨，中國科學技術大學空間物理學博士
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