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「小不點」還是「大怪獸」?——2017年最大太陽黑子正式現身

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9月4日凌晨,根據美國太陽監測衛星SDO傳回的最新太陽影像顯示,太陽表面好像發生了一些事情。咱們來「拉近」畫面看看:

太陽黑子的自述

我是太陽黑子,編號12674。我是在太陽的光球層上發生的一種太陽活動,是太陽活動中最基本,最明顯的活動現象。

叫我黑子(此處不要讀輕聲)難道因為我很黑嗎?冤枉!其實我本身並不黑,之所以看著黑是因為比起光球來,我的溫度要低一、二千度,在更加明亮的光球襯托下,我就成為看起來像是沒有什麼亮光的暗黑的黑子了。哦對,我很少單獨活動,常常成群出現。

太陽黑子的結構

我可是個搗蛋鬼!我們是專門給地球製造麻煩的,爆發耀斑『亮瞎』地球自然不在話下,噴發日冕物質拋射轟擊地球也是易如反掌。到9月4日,我已經發展出三個較大的暗核,每個的直徑都超過地球,並且正努力連通彼此。到時候,我們這些黑子群的直徑將超過140000千米,隨時都具有爆發M級耀斑的能力!

太陽耀斑是個啥

我們的太陽其實只是看起來寧靜,而實際上卻時時刻刻都存在著各種劇烈活動,太陽黑子就是一種最為常見的活動現象。

中國是世界上公認最早觀測記錄太陽黑子的國家。《漢書·五行志》對公元前28年的大黑子有著詳細記載:「漢成帝河平元年三月乙未,日出黃,有黑氣,大如錢,居日中央」。這一記載不但表明了黑子出現的日期,而且說明了黑子的 大小、形狀和位置。

義大利天文學家伽利略首次用望遠鏡看到了太陽黑子。

而太陽耀斑是發生在太陽大氣局部區域的一種最劇烈的爆發現象,在短時間內釋放大量能量,引起局部區域瞬時加熱,向外發射各種電磁輻射,並伴隨粒子輻射突然增強。

那麼,太陽耀斑是如何形成的呢?

長期的觀測發現,大多數耀斑都發生在黑子群的上空,且黑子群的結構和磁場極性越複雜,發生大耀斑的幾率越高。平均而言,一個正常發展的黑子群幾乎幾小時就會產生一個耀斑,不過真正對地球有強烈影響的耀斑則很少。

本來文章一直在介紹我——黑子,怎麼突然講到耀斑了,它跟我有啥關係呢?

個人感覺,太陽黑子和耀斑的關係就好像地球上的雲和閃電。雲和黑子都是隨時間變化的可觀測結構,閃電和耀斑則是快速的大規模能量釋放過程。

「小不點」變身「大怪獸」

讓時間倒回9月4日凌晨,咦?太陽上好像發生了什麼······

9月2日的時候,我們在太陽上還顯得非常不起眼。直到UTC時間(比北京時間晚八小時)9月3日3時左右,這顆小黑點突然開始了「生長」,短短數小時的時間裡,手腳齊全,頭臉俱在,儼然一隻……等等,你確定不是從電影《怪獸電力公司》里跑出來的大眼睛麥克?這個怪獸編號12673。

SDO衛星太陽活動區12673九月四日圖像。

《怪獸大學》大學中的獨眼麥克跟我很像吧

到了5日,12673又變身了!面積快速擴大了數十倍,成為到目前為止2017年最大太陽黑子。

在經歷了一系列快速變化之後,它的勢力範圍變得更大,又聯手了幾個較大的黑子群。這些溫度超過4000攝氏度的磁場高度集中、扭曲的區域,就是太陽表面能量集中噴發的潛在區域。可以說,只要我們的「小搗蛋」高興,它隨時可以正對著我們的地球來一次M級耀斑,可別小看它,能量超高的射線(包括射電波、紫外線、X射線、γ射線和高能帶電粒子)也會隨之射出,直接影響地球的近地空間環境,對衛星以及全球導航和通信造成影響。

SDO衛星太陽活動區12673九月五日圖像

隨著12673的強大,壞消息接踵而來。

北京時間9月5日凌晨4時左右,太陽活動區12673爆發日冕物質拋射,該活動區爆發M4.2級耀斑。

預計受此次太陽活動影響,9月6日至7日,可能發生小磁暴甚至中等磁暴;而在過去24小時,廣州地區TEC(電離層電子濃度總含量)出現正向擾動,預計明後兩天,電離層還將出現較長時間的擾動;地球同步軌道能量大於2MeV的高能電子通量處於較高水平。

小不點為啥有這麼大的破壞力?

為什麼遠在一億五千萬千米外的太陽,它上面的一個「小點點」的活動竟會對地球造成如此之大的影響呢?

概括來說:

能量大,太陽是一顆巨大的由熾熱氣體組成的星體,其質量是整個太陽系的99.86%,它所蘊含的能量更是大得驚人,即便是太陽表面一個不大的區域爆發的活動,其所涉及的能量量化起來也是天文數字。

SDO衛星記錄了九月六日的耀斑爆發。

第二,太陽活動區爆發的耀斑中包含各種波段的射線,這是一群能量高、穿透力極強的傢伙,一次耀斑過程所爆發出的能量大概相當於幾百億顆氫彈爆炸的能量(當量百萬噸級),這麼多的射線一股腦兒地射向地球,後果可想而知,尤其是對於衛星和通信、導航設施。

第三,日冕物質拋射出的大量高能粒子以較低速度(幾百千米/秒,和耀斑比已經很慢了),浩浩蕩蕩地穿越宇宙行星際空間,如果迎面撞上或是接近地球,這若干億噸的物質會對地球磁場產生類似擠壓氣球一樣的效果,直接造成地磁暴的發生。

「太陽發怒」影響了什麼?

北京時間9月6日下午6時和晚上8時,太陽活動區12673分別爆發了兩次X級耀斑,後者更是達到了X9.3級的高強度,一舉打破了自2005年以來保持了十二年之久的太陽耀斑強度紀錄。

本次爆發的耀斑為X9.3級,這是什麼概念呢?相當於幾千億顆數百萬當量的氫彈爆炸所產生的能量。按照現有能源消耗量估算,大約夠地球用上百年之久了。

到底,這次耀斑的爆發會給我們帶來什麼樣的影響呢?

在這兩次X級耀斑爆發後,地球空間環境發生較大變化,電離層擾動和地磁暴將不可避免,相應可能造成短波無線通信信號中斷,軍用、民用航空通信,全球定位系統信號,甚至手機和銀行自助取款機都有可能受到干擾(拍拍胸口,幸虧銀行里沒有存款)。另一方面,大量的高能射線輻射將會威脅航天員和航天器的安全,衛星上的電子設備如若發生故障則很可能永久喪失工作能力。

End

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文章來源|中國氣象報

作者|盧健

圖片來源|中國氣象報、網路

責任編輯|大淼

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