2025年11月12~13日,一场大地磁暴降临到了地球的中高纬度地区,在我国北方,很多人都看到了绚丽多彩的极光。
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这场大地磁暴起源于太阳在今年11月9~10日的几次耀斑爆发事件,被喷发出太阳表面的氢离子云团,以太阳风的形式推向宇宙深处,在到达地球的时刻,被地球的磁场吸引到高纬度地区,当这些氢离子与地球大气层的气体分子撞击的时候,极光就出现了。
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然而据光明网11月15日的报道,太阳于11月14日15时19分在黑子活动区AR4274爆发X4.0级大耀斑。
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伴随日冕物质抛射(CME),其电磁波已经在地球的非洲中东部地区造成了无线电中断的现象,而太阳风预计16-17日抵达地球,或引发又一波的地磁暴。
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这一连串太阳活动不仅让我国北方多地观测到罕见极光,更揭开了太阳活动周期内“能量爆发-地球响应”的深层关联,而耀斑与地磁暴的形成机理,正是理解这场“宇宙级互动”的关键。
太阳耀斑:磁场“重联”引发的“恒星能量爆发”
此次X4级耀斑的爆发源——AR4274活动区,是近期太阳活动的“活跃分子”。早在11月9-11日,该区域已先后爆发X1.7级、X1.2级、X5.1级耀斑(其中X5.1级为2025年迄今最强),其反复爆发的根源,在于太阳磁场的复杂运动。
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从科学机理来看,太阳耀斑本质是太阳大气局部区域的“磁能骤释”。太阳大气层并非平静的等离子体海洋,而是布满扭曲的磁力线——太阳自转速度差异与内部对流运动,会让磁力线像“打结的绳索”般缠绕、拉伸,逐渐储存巨大磁能。当这些磁力线扭曲到临界状态时,会发生“磁重联”现象:原本交叉的磁力线突然断裂、重新连接,如同紧绷的橡皮筋瞬间断裂,储存在磁场中的能量以爆炸形式释放,形成耀斑。
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耀斑的强度以“X级”为最高等级(依次为A、B、C、M、X级,每级强度相差10倍),此次X4.0级耀斑释放的能量,相当于数十亿颗氢弹同时爆炸,其辐射覆盖整个电磁波谱:从肉眼不可见的X射线、紫外线,到高能质子流,均会对近地空间环境产生冲击。
监测数据显示,耀斑爆发后1小时内,地球同步轨道大于10MeV的高能质子通量便超过10pfu,触发小太阳质子事件,达到黄色警报等级——这些高能质子若穿透卫星防护层,可能损坏电子元件,甚至威胁宇航员安全。
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值得关注的是,AR4274活动区的“复杂性”为持续爆发埋下伏笔。该区域面积达700个太阳面积单位,磁类型为β-γ-δ型——这意味着其磁场存在多个极性相反的区域,磁力线交织更密集,磁能储存效率更高,未来几天仍可能爆发M级或X级耀斑,成为近地空间的“不稳定因素”。
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地磁暴:太阳物质与地球磁场的“碰撞效应”
就在X4级耀斑爆发前3天,地球刚经历一场强度达Kp=9的特大地磁暴(11月12日),我国黑龙江、吉林、内蒙古、北京等多地观测到红色、绿色交织的极光,甚至北纬35度左右的高海拔地区也能捕捉到这一奇观。而地磁暴的“始作俑者”,正是太阳耀斑伴随的日冕物质抛射(CME)。
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日冕物质抛射是太阳活动的“另一重拳”——耀斑爆发时,太阳日冕层会向外抛射大量带电等离子体(主要为质子、电子),形成速度高达数百千米每秒的“等离子体云”。
当这片“云团”在宇宙中穿行数天后抵达地球,便会与地球磁场发生剧烈相互作用:地球磁场本是保护生命的“盾牌”,能偏转大部分太阳带电粒子,但当CME携带的磁场与地球磁场方向相反时,会“撕开”地球磁层,引发磁场重联,导致大量带电粒子涌入地球两极上空。
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这些高能粒子并非直接撞击地面,而是沿着地球开放的磁力线(两极地区磁力线呈开放状态,中低纬地区为闭合状态)进入高层大气,与氧、氮等气体分子碰撞——分子吸收能量后跃迁到激发态,再通过释放光子回到基态,形成极光。
这也是为何我国北方高纬度地区能频繁观测到极光的原因:纬度越高,磁力线越开放,粒子沉降越密集,极光亮度与可见概率也越高。
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但地磁暴的影响远不止“视觉盛宴”。当大量带电粒子涌入地球磁层,会在大气中感应出强大的感应电流,这些电流若流经地面输电线路,可能导致变压器过载烧毁,引发大面积停电(1989年加拿大魁北克大停电,便是由强地磁暴引发);同时,地磁剧烈波动会干扰无线电通信与卫星导航信号——短波通信可能中断数小时,GPS定位误差可能从米级扩大到数十米,影响航空、航海等领域的精准作业。
此次X4级耀斑伴随的CME,预计于11月16-17日抵达地球。尽管其强度可能弱于11月12日引发特大地磁暴的CME,但仍可能触发小地磁暴——这意味着我国北方地区或迎来新一轮极光观测窗口,同时相关部门需提前做好卫星防护、电网监测等应急准备,降低空间天气灾害风险。
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周期与应对:太阳活动高峰年的“空间天气应对战”
2025年正处于第25个太阳活动周期的峰值年(太阳活动周期约为11年,从2019年开始上升),耀斑、CME、地磁暴等事件的频次与强度均显著提升。
仅11月上旬至中旬,太阳便爆发4次X级耀斑,引发2次大地磁暴,这种“高频活动”既是太阳周期演化的正常现象,也对人类社会的“空间韧性”提出考验。
从监测与预警来看,我国已建立较为完善的空间天气观测网络:通过GOES卫星监测太阳X射线流量,依托漠河、北京等地磁台站实时追踪地磁指数,借助空间环境预报中心发布橙色、黄色警报,为卫星运营、电网调度、航空安全等领域提供提前量。
例如,11月12日特大地磁暴发生前,预报中心已提前24小时发布预警,让极光爱好者做好观测准备,也让电力部门启动变压器过载防护措施,避免灾害损失。
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但公众对空间天气的认知仍需提升。部分人将地磁暴与“身体不适”关联,认为其会导致失眠、焦虑等症状——事实上,目前科学界尚无明确证据表明地磁暴直接影响人体健康,专家解释,即使是2024年5月的超大地磁暴,也未对普通人健康造成实质影响,无需过度恐慌。
真正需要关注的,是地磁暴对技术系统的干扰:例如,短波通信用户可暂时切换至其他通信方式,卫星导航用户需注意定位误差,极光观测者则需避开城市光污染,选择开阔的北方视野。
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此次X4级耀斑与后续可能的地磁暴,既是对太阳活动规律的又一次验证,也是对人类应对能力的考验。随着人类活动向太空延伸(卫星互联网、载人航天等),空间天气已不再是“天文爱好者的话题”,而是与日常生活息息相关的“基础设施安全议题”。
唯有通过持续监测、精准预报、科学应对,才能在太阳活动高峰年中,既欣赏到极光的浪漫,也守住技术系统的稳定。
消息来源:光明网11月15日报道《太阳活动区14274爆发X4.0级耀斑!可能给无线电短波通信带来一定影响》
光明网11月12日报道《极光来了!我国北方可见》
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