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[转载]不可轻视的太空灾害—太阳风暴
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科普一下
“太阳风暴”是指太阳上的剧烈爆发活动及其在日地空间引发的一系列强烈扰动。太阳爆发活动是太阳大气中发生的持续时间短暂、规模巨大的能量释放现象，主要通过增强的电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云等三种方式释放。太阳爆发活动喷射的物质和能量到达近地空间后，可引起地球磁层、电离层、中高层大气等地球空间环境强烈扰动、从而影响人类活动。
太阳风暴表现形式太阳风暴常常表现为两种现象，一种是耀斑、另一种是太阳爆发活动引起的地球空间环境扰动。
01耀斑耀斑现象常常表现为太阳大气局部区域的一种最剧烈的爆发现象，在短时间内释放大量的能量，引起局部区域瞬间加热，向外发射各种电磁辐射，并伴随粒子辐射突然增强。
地球环境扰动：太阳风暴时主要引起电离层突然骚扰，影响短波通信环境。高能带电粒子到达地球时间缓慢，一方面引起极区电离层电子密度增加，产生电波极盖吸收事件，另一方面会直接轰击航天器，给航天器带来辐射损伤等影响。
太阳风暴的特点
周期性
太阳风暴大概具有11年左右的周期变化特征，有太阳活动高低年之分，从黑子数以及太阳10.7厘米射电流量的变化，就能很容易看出太阳活动的这种周期变化。
通常在太阳高年，太阳爆发的活动较多，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，太阳风暴发生频次少。强度相对较弱。
太阳风暴的特点
突发性
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。
太阳风暴的特点
地域性
太阳爆发引起的某种空间环境扰动，在地球空间中的不同位置，响应程度有所不用。这一方面是由地球空间环境自身的复杂变化规律决定的，另一方面也与太阳直接照射的区域不同有关。
太阳风暴的危害
影响飞机的安全运行
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。
太阳风暴的危害
影响无线电通信、导航系统
太阳风暴的发生，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。
太阳风暴的危害
影响地面技术系统
太阳爆发活动对地球的攻击会引起地磁暴，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。
历史上最严重的太阳风暴
1
卡林顿活动1859年的卡林顿事件是第一次记录的影响地球的太阳耀斑事件。该事件发生在美国东部时间9月1日上午11点18分，以太阳天文学家理查德·卡林顿命名，他通过私人天文台望远镜目睹了这一事件，并勾画了当时太阳的太阳黑子。美国宇航局的科学家们说，这次耀斑是过去500年来记录最多的太阳风暴。
根据美国国家海洋和大气管理局的报告，卡林顿太阳风暴事件引发了主要的极光显示，这些显示在加勒比海南部可见。根据美国国家航空航天局的一份报告，这也引起了全球电报通信的严重中断，甚至使一些电报操作员感到震惊，并且当线路放电点燃电报纸时引发火灾。
2
引发电力故障1989年3月，强大的太阳耀斑引发了加拿大3月13日的大停电，导致600万人无电9小时。根据美国国家航空航天局（NASA）的说法，这一火炬扰乱了魁北克水电站发电站的电力传输，甚至还烧毁了新泽西州的一些电力变压器。美国宇航局科学家表示，这种太阳耀斑与卡林顿事件的规模相差无几。
3
巴士底日活动巴士底日活动的名字来自法国国定假日，自2000年7月14日同一天发生。这是一次重大的太阳火山爆发，在太阳耀斑的规模上登记了X5。巴士底日活动导致一些卫星短路并导致一些无线电停电。它仍然是最受关注的太阳风暴事件之一，也是自1989年以来最强大的耀斑。
4
万圣节太阳风暴2003年10月28日，太阳释放出一股太阳耀斑。强烈的太阳风暴如此强烈，它压倒了测量它的航天器传感器。美国国家航空航天局表示，该传感器在X28处已经达到顶峰，已经是一次大规模的闪光，但后来的分析发现，该闪光达到了大约X45的峰值强度。在为期两周的时间里，太阳风暴是至少九次主要火炬的一部分。
5
X射线太阳耀斑——2006年：圣诞节的X射线太阳耀斑
2006年12月5日，当一个主要的X级太阳耀斑在太阳上爆发时，它在太空天气尺度上注册了一个强大的X9。根据NASA的描述，这场来自太阳的风暴“中断了卫星对地通信和全球定位系统（GPS）导航信号大约10分钟”。美国国家海洋和大气管理局官员说，太阳风暴如此强大，实际上损坏了GOES 13卫星上的太阳X射线成像仪器。
6
巨型太阳风暴这次太阳风暴来袭正值地球磁场出现裂缝之际。每年3月20日和9月23日前后，地球磁场都会出现裂缝。磁场出现裂缝会削弱地球抵御带电粒子的能力，商业航班和GPS系统将受到太阳风暴影响。地球磁场出现裂缝，也意味着天文学家本周看到北极光的可能性增加。非常大的太阳耀斑甚至会在电网内生成电流，破坏电力供应。
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