科学家追踪一个巨型太阳区域长达94天

科研人员近日公布一项太阳物理里程碑式成果：通过联合两项空间探测任务，他们首次对同一处超强太阳活动区实现了长达94天、几乎无间断的连续成像观测，完整记录了其从诞生到消亡的全过程，并揭示了其磁场如何演化为极端复杂结构，最终在远日面引爆二十年来最强的耀斑事件。

研究团队指出，这一“怪兽级”活动区在2024年5月曾引发自2003年以来最强的地磁风暴，不仅在欧洲南部罕见点亮绚烂极光，也对现代数字农业和卫星系统造成实质性冲击。

受太阳自转限制，从地球上通常只能连续观测某一太阳活动区约两周时间，随后该区域就会转至太阳背面而“失联”约两周。为突破这一天然观测盲区，欧洲航天局（ESA）于2020年发射的“太阳轨道飞行器”（Solar Orbiter）发挥关键作用，这艘探测器在大约六个月的周期绕日飞行，可从不同观测几何角度拍摄到太阳远日面图像，从而补上地球一侧无法看到的那一半太阳。

此次研究由瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）及洛迦诺Aldo e Cele Daccò太阳研究所（IRSOL）的太阳物理学家牵头，联合多国科学家组成国际团队展开。他们将Solar Orbiter在太阳背面获取的观测数据，与位于日地连线、长期监测“近平面太阳”的另一颗空间探测器数据进行融合，从而实现对编号为NOAA 13664的超活跃太阳区域跨三个自转周期的“接力跟踪”。

研究显示，NOAA 13664于2024年4月16日在太阳远日面“现身”，此后经历了三次太阳自转，直到7月18日之后逐渐衰亡，整个生命周期约三个月。在此期间，两套空间观测数据拼接出的图像序列几乎无缝衔接，形成了当前针对单一太阳活动区最长的连续观测记录，被研究团队视为太阳物理学领域的重要里程碑成果。

NOAA 13664之所以备受关注，一大原因是其在2024年5月转到可见日面后，触发了本世纪以来罕见强度的地磁风暴。当时，随之而来的太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）向地球抛洒出大量高能带电粒子和等离子体，使北极光大幅南移，极光景象甚至罕见地出现在瑞士等中纬度地区上空，引发公众广泛关注。

科学家解释，类似NOAA 13664的超强活动区，是由从太阳内部涌升出来的强磁通量在光球层“破面而出”后，织就出极其强劲且高度缠结的磁场结构。在这类区域内，磁力线往往以复杂交织的方式堆积能量，一旦重联或失稳，就会骤然以耀斑和日冕物质抛射的形式爆发，向外释放出巨大电磁辐射和高能粒子流，构成所谓“太阳风暴”。

太阳风暴带来的影响远不止绚丽极光，其对现代技术系统的威胁日益凸显。早在2022年2月，一次太阳风暴就曾导致美国SpaceX公司发射的49颗“星链”（Starlink）卫星中，有38颗在上升轨道阶段相继报废，突显空间天气对近地轨道卫星星座的破坏风险。研究指出，在2024年5月的NOAA 13664相关风暴事件中，现代数字农业领域首当其冲，农用无人机、卫星导航系统及地面传感器等设备的信号一度严重受扰，农户因此损失数个工作日，部分作物减产，产生可观经济损失。

除农业和卫星系统外，强烈的太阳风暴还可能诱发地面电网故障、扰乱无线通信和导航信号，增加高空航线机组人员的辐射暴露，甚至影响铁路系统信号显示，在极端情况下可能造成“红绿灯”误显等安全隐患。研究人员称，这些“令人不安”的连锁效应，再次提醒人类必须更加重视太阳活动监测与空间天气预报能力的建设。

在本次长达94天的连续观测中，科研团队首次详细追踪了一个超级活跃区跨三个自转周期的磁场演化过程。观测结果显示，NOAA 13664的磁场结构在多轮活动中逐步变得愈发复杂、纠缠程度不断加深，最终在2024年5月20日于太阳远日面释放出过去二十年中最强的一次耀斑，为理解极端太阳爆发事件的“蓄能-释能”机制提供了宝贵案例样本。

科研人员希望，这批高时空分辨率的空间探测数据，将有助于构建更精细的太阳活动及空间天气理论模型，进而提高相关预报的准确度和前瞻性。他们指出，当监测到某一太阳区域内磁场异常复杂时，即可初步判断该区域已积累了巨量磁能，未来发生强烈太阳风暴的概率大幅上升，但目前仍难以精确预报其具体爆发时间和单次爆发能量规模。

研究团队坦言，当下科学界尚无法回答“究竟会发生一次超级大爆发，还是多次中小强度爆发”这类关键问题，这也是空间天气研究面临的主要挑战之一。为缩小这一认知差距，欧洲航天局正在筹备一项名为“Vigil”的新太阳监测任务，该探测器将专责空间天气观测与预报能力提升，计划于2031年发射升空。

相关成果已发表于2025年12月5日的天文与天体物理学期刊《Astronomy & Astrophysics》，论文题为《Near-continuous tracking of solar active region NOAA 13664 over three solar rotations》。研究强调，作为唯一直接影响人类文明技术系统运行的恒星，太阳的活动对地球空间环境的塑造作用不容忽视，持续、系统的观测和模型改进是保障现代社会安全运行的关键一环。

编译自/ScitechDaily