地磁暴科普：从极光到电力中断，太阳风暴如何影响地球？

地磁暴科普：从极光到电力中断，太阳风暴如何影响地球？

地磁暴是太阳活动引发的一种空间天气现象，它不仅能够产生绚丽的极光，还可能对人类的现代生活造成重大影响。本文将为您详细解析地磁暴的成因、影响及其历史上的重大事件。

什么是地磁暴？

作为最典型的太阳爆发活动，一次日冕物质抛射过程，能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米/秒的高速抛离太阳表面，不光是巨大质量与速度汇聚成的动能，它们还携带着太阳强大的磁场能，一旦命中地球，就会引发地磁场方向与大小的变化，即地磁暴。

日冕物质抛射（CME）爆发前两个“蠢蠢欲动”的太阳活动区羲和号卫星

地磁暴与极光现象

地磁暴期间，高能粒子从太空落下，撞击空气并使其发光，从而形成极光。空气中的分子和原子在与太阳物质的高速撞击过程中，会发生微观的能量交换。以氧原子为例，它们会从撞击中接收一份能量，但是由于原子核外电子的特性，电子与原子核之间只能容纳一定额度的能量，超过的部分都会再被释放出来，而释放的形式就是发光。

太阳高能粒子流（太阳风）对地球周边区域/地磁场相互作用的示意图

受上次地磁暴影响，2023年12月1日晚，我国黑龙江、内蒙古、新疆等地均出现极光活动。图/网信漠河微博

地磁暴的影响

专家表示，高能粒子干扰地球磁场产生地磁暴，对人类的身体健康几乎没有影响，但会对人类的生活造成影响。比如会影响无线电波的传播、干扰无线电通信、影响飞机轮船等的导航，甚至影响到手机信号；高能粒子还可能对人造卫星、空间站等人造飞行器造成损害，导致故障。强地磁暴还可能会对电力传输（闭合回路）系统产生影响，甚至可能导致变压器或其他电网设施损坏，引起电力中断。

此外，地磁暴也会对一些生物活动产生影响。例如信鸽，其定位和飞行依赖地球磁场，因此也会受到地磁暴的影响。

专家表示，对于地磁暴，当前可根据太阳活动实现提前几天预报。这给了我们一定的预警时间，可以采取措施保护基础设施免受地磁暴的严重影响。

历史上发生的强地磁暴

1859年

目前已知科学记录的最大地磁暴与极光事件是1859年的“卡林顿事件”，导致欧洲部分地区的电报设备融化和长达8天的恶劣空间天气。由于当时主要依靠蒸汽机和劳力,还没有人造卫星、无线电通信和现代的电力传输网络，太阳风暴并未给地球带来过于严重的灾难。

1989年

1989年3月发生的超级地磁暴，导致加拿大魁北克电网系统完全瘫痪，大部分地区9个小时才恢复供电。这次事件还使澳大利亚输油管道受损，大西洋和太平洋海底电缆出现高压脉冲；美国GOES-7卫星损失了一半太阳能电池，致使其寿命缩短一半；日本通信卫星CS-3B异常，卫星上的备用命令电路损坏。

1990年

1990年7月9日，欧洲和北美地区遭受了一次大地磁暴的袭击，导致了航天器和卫星故障、航班延误、电力故障等一系列问题。

2003年

2003年10月底至11月初期间，太阳上发生了一系列强烈的爆发活动，造成了日地空间环境巨大扰动。受此影响，美国加州中部上空出现了罕见的极光；约半数卫星出现故障，日本先进地球观测卫星-2（ADEOS-2）完全失效；全球范围内的通讯受到干扰，海事紧急呼叫系统瘫痪，珠峰探险队通讯中断；全球定位系统精度降低；瑞典5万人的电力供应中断。