- 中文名
- 太阳风暴
- 外文名
- Solar storm
- 由 来
- 太阳爆发活动引发的空间环境扰动
- 特 点
- 周期性、突发性、地域性
- 危 害
- 影响人类技术系统的正常运行
- 强度等级
- 强、中等、弱太阳风暴
- 耀 斑
- 太阳电磁辐射突然增强的一种表现
太阳活动爆发当太阳爆发的物质和能量朝向地球时，就可能引起地球空间环境的扰动，进而影响人类活动。不同太阳爆发活动到达地球空间的时间也不一样。耀斑爆发时增强的地磁辐射以光速到达地球空间，时间只需约8分钟，它主要引起电离层突然雄兆体骚扰，影响短波通信环境。高能带电粒子到达地球空间时间缓慢，约几十分钟，一方面它引起极区电离层电子密度增加，产生电波极盖吸收事件，另一方面它会直接轰击航天器，给航天器带来辐射损伤等多种影响。
日冕物质抛射的快速等离子体云需要大约1天~4天的时间才能到达地球，它首先与地球的磁层发生相互作用，引起地球磁场变化，产生地磁暴，随后引发地球空间高能电子暴、热等离子体注入、电离层暴、高层大气密度增加等多种空间环境扰动事件，对卫星运行、导航通信和地面系统产生一系列的影响。把太阳爆发中增强的电磁辐射、高能带电粒子、快速等离子体云先后对地球空间环境造成影响的过程形象的称之为三轮“攻击”。
美丽的极光
太阳风暴的周期性变化通常在太阳高年，太阳爆发活动较多，太阳风暴发生频次较高，强度大。相反，在太阳活动低年，太阳爆发活动少，太阳风暴发生频次低，强度相对较弱。
太阳风暴的周期性是一种长期统计规律。对于某次太阳爆发活动事件而言，其具体发生时间和爆发强度很难准确预报。相对于人类目前的认识水平，太阳风暴的发生具有很强的随机性和突发性，类似目前人类虽然知道地球上有一些地震活跃带，但却无法准确预测某次地震发生的时间和强度。
虽然太阳爆发活动具有很强的突发性，但人类对它的影响并不是束手无策。由于地球空间环境扰动大部分发生在太阳爆发几十分钟至几十小时之后，我们可以通过对太阳活动和地球空间环境的监测来分析预测太阳爆发引起的地球空间环境扰动的发生和发展。
太阳风暴的危害太阳爆发所喷射的高能带电粒子到达地球附近后，使在轨卫星遭遇的高能带电粒子急剧增加。这些高能带电粒子具有极高的能量，能穿透卫星外壳，给卫星平台和携带的有效载荷带来多种辐射效应。可能引起微电子器件逻辑错误，造成程序混乱，严重时可能造成器件内部短路、击穿；也可能引起材料性能衰退，成像系统噪声增加，太阳能电池效率降低。同时，高能带电粒子还可能对宇航员造成辐射伤害。地磁暴期间，可能引起卫星的充/放电现象，放电脉冲可能干扰、破坏电子元器件的正常运行；高层大气密度增加会改变地轨道卫星的运行姿态和轨道高度等。如果不对卫星进行合理的防护设计和科学的在轨管理，太阳风暴可能对卫星造成巨大影响，严重时甚至能导致整星失效。
自1957年人类进入太空以来，曾多次经历卫星运行受太阳风暴影响的事例。太阳风暴导致卫星失效的事情也不乏其数。2000年的巴士底太阳风暴（因发生在法国大革命攻占巴士底狱的纪念日而得名），使多颗卫星发生故障，一颗卫星失效。例如，美国地球静止轨道环境业务卫星GOES-10大于2兆电子伏的电子传感器发生故障，导致近两天的数据没有传输；美国先进成分探测卫星（ACE）的一些传感器发生了临时性故障；美国太阳与日球层观测卫星（SOHO）的太阳能电池板输出永久性退化，卫星减寿一年；美国“风”卫星（WIND）的主要传输功率有25%永久丢失；日本黎明试验型X射线观测卫星（AKEBONO）的计算机遭到破坏。日本的宇宙学和天体物理高新卫星（ASCA）是1993年发射的一颗X射线天文卫星，因这次事件而失去高度定位，导致太阳能电池板错位而不能发电，于2001年3月坠入地球大气层。
在太阳爆发活动对地球的三轮攻击中，都会引起电离层的分层结构混乱，从而干扰原本正常工作的无线电通信。因此，只要发生太阳风暴，就会影响到人类的无线电通信。电离层扰动使短波无线电信号被部分或全部吸收，从而导致信号衰落或中断；使卫星导航定位系统的精度下降，严重时甚至造成导航接收机失效，无法提供导航信息；使卫星通信的信噪比下降，误码率上升，通信质量下降，严重时可能造成卫星通信链路中断。
太阳风暴干扰无线电通信的事例屡见不鲜。同样在2000年的巴士底太阳风暴中，7月14日的大太阳耀斑引起我国北京、兰州、拉萨和乌鲁木齐等地的电波观测站的短波无线电全部中断。2006年12月初连续爆发的太阳耀斑对我国的短波无线电信号传播造成严重影响，短波通信、广播等电子信息系统发生大面积中断或受到较长时间的严重干扰。12月13日北京时间10时40分前后，太阳又爆发一次大耀斑，广州、海南、重庆等电波观测站的短波探测信号从10时20分左右起发生全波段中断，直至11时15分以后才逐步出现信号，13时30分以后基本恢复正常。
太阳爆发活动对地球的第三轮攻击会引起地磁暴，地球磁场的剧烈变化在地球表面诱生地磁感应电流，这种附加电流会使电网中的变压器受损或者烧毁，造成停电事故。由于太阳风暴的袭击，灯火通明的城市90秒内将变成一片漆黑，这就是所谓的“90秒灾难”。此外，地磁感应电流还可能对长距离管线系统产生腐蚀，造成泄漏，影响石油、电缆等管线系统的正常运行。
在现代社会，电力已经成为人类生产生活不可或缺的部分。当太阳风暴来袭时，不仅电力系统本身将可能遭到重创，所有依赖电力的应用系统都将不堪一击，进而造成更加严重的经济损失。1989年3月的强太阳风暴曾使加拿大魁北克地区在寒冷的冬夜停电9小时，引起了国际社会的震惊和对太阳风暴的广泛关注，这次事件是有关太阳风暴危害中引用最多的一次事件。正是由于太阳风暴存在诸多危害，而且威力远远超过人类制造的任何武器，有科学家形象地将它称为来自自然界的“太空武器”。
科普：太阳风暴对人类健康有影响吗？
首先可以肯定的是，由于地球拥有磁场和稠密大气层的双重保护，地球上的环境要远远优于太空环境，各种有害射线和高能辐射都被阻挡在地球的大气层以外，太阳风暴对地球形成的三轮攻击也大多被地球磁层和大气层化解。太阳风暴应该不会对人类健康形成直接严重的影响。近年来，也有一些统计研究指出，太阳风暴与一些传染病、心血管疾病的发病率存在一定的相关性。但太阳风暴对人类健康会产生多大影响，影响机理是什么，都尚无科学结论。
在日常生活中，人们已经习惯于利用天气预报信息来指导每天的穿衣出行，遇到恶劣天气状况时，还会关注气象台发布的各类气象警报，例如高温橙色警报、黄色警报和蓝色警报等。不同颜色的警报等级辅助人们判断灾害的严重性和紧急程度。太阳风暴作为一种灾害性空间天气事件，也可大致分为三级，分别以红色、橙色和黄色对应强、中等和弱太阳风暴警报。
太阳风暴等级 | 事件类型 | 指标范围 | 可能的影响和危害 |
强太阳风暴 （红色警报） | 强X射线耀斑 | 射线流量≥10-3 | 通信：向阳面大部分地区的短波无线电通信中断1小时~2小时，信号消失；低频导航信号中断1小时~2小时，对向阳面卫星导航产生小的干扰 |
强质子事件 | 质子通量≥103 | 卫星：卫星电子器件程序混乱，成像系统噪音增加，太阳能电池效率降低，甚至更严重； 通信：通过极区的短波无线电通信收到影响，导航出现误差； 其他：宇航员辐射危害增加，极区高空飞机乘客可受到辐射伤害 | |
强地磁暴 | 地磁指数KP=9 | 卫星：可能发生严重的表面充电；难以定向和跟踪； 通信：许多区域短波通信中断1天~2天，低频导航系统可能失灵几小时； 电力：电网系统发生电压控制问题，保护系统也会出现问题，变压器可能受到伤害 | |
中等太阳风暴 （橙色警报） | 中等X射线耀斑 | 10-3>射线流量≥10-4 | 通信：短波无线电通信大面积受到影响，向阳面信号损失约1小时，低频无线电导航信号强度衰减约1小时 |
中等质子事件 | 103>质子通量≥102 | 卫星：电子器件可能出现逻辑错误； 通信：通过极区的短波无线电传播有一些影响，在极盖位置的导航受到影响 | |
中等地磁暴 | 9>KP≥7 | 卫星：可能发生表面充电，跟踪出现问题，需要对卫星的定向进行矫正； 通信：卫星导航、低频无线电导航和短波无线电传播可能会断断续续也会出现问题 | |
弱太阳风暴 （黄色警报） | 弱X射线耀斑 | 10-4>射线流量≥10-5 | 通信：向阳面短波信号强度衰减较小，低频导航信号强度短时衰减 |
弱质子事件 | 102>质子通量≥10 | 通信：对极区短波无线电通信有一些影响 | |
弱地磁暴 | 7>KP≥5 | 卫星：卫星操作可能有小的影响，或需要有地面发出指令对卫星的定向进行矫正，大气阻力增加影响轨道预报； 电力：电力系统可能出现电压不稳 | |
注：射线流量单位：瓦/米2，质子通量单位：个/（厘米2·秒·球面度） | |||
1859年9月1日早晨，英国天文爱好者卡林顿在观测太阳黑子时，发现太阳北侧的一个大黑子群内突然出现了两道极其明亮的白光，并且在这个黑子群的附近正形成一对明亮的月牙形的东西。另一位英国天文爱好者霍奇森也看到了这次太阳爆发。他们先后向英国皇家天文学会报告了观测结果。之后，9月2日，地磁观测站检测到了强烈的地磁扰动，卡林顿认为这与他观测到的现象有关，但当时的科学家不相信这一结论，卡林顿就此感叹到“One swallow does not make a summer”(一燕不成夏)。由于之前8月28日也发生了强烈地磁扰动，所以后来人们把这连续两次事件统称为“卡林顿事件”。
 卡林顿1859年描绘的黑子群形态图（1） |  卡林顿1859年描绘的黑子群形态图（2） |
法国南部14300年前太阳风暴
2023年，国际研究团队通过分析法国南部古树年轮发现，14300年前放射性碳水平曾大幅上升。该放射性碳峰值是由大规模太阳风暴引起的，这是迄今为止发现的最大太阳风暴。 [3]
2024年5月太阳风暴
当地时间2024年5月10日，据美国有线电视新闻网（CNN）报道，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）表示，本周出现的太阳风暴将于当天开始对地球磁场产生影响，并持续至12日。报道称，太阳风暴可能对地球上的生命造成多种影响，并影响电网以及卫星和高频无线电通信。 [4]
