太阳正值活跃高峰年，全球迎来近20年来规模最大的地磁暴。3月25日发生的一次特大地磁暴被中国气象局成功预测，经媒体报道后，更多人了解了太阳风，认识了地磁暴。2024年3月25日，风云三号E星、羲和号和SOHO卫星监测到的一组画面引发网友广泛关注。曾经鲜为人知的物理学名词，一时之间成为众多媒体的热门词汇。
01、什么是地磁暴？它又是如何产生的呢？
制造本次超大地磁暴的是太阳爆发活动，即日冕物质抛射。日冕物质抛射作为太阳上典型的一种爆发活动，大家可能比较陌生，毕竟它发生在遥远的太阳上。我们可以用一个形象的例子来说明，想象太阳打了一个巨大的喷嚏，无数物质会以极高的速度从太阳表面抛射出来。在抛出过程中，会形成一个半球形的喷射面，无数太阳日冕物质沿着这个喷射面向太阳系的每一个角落高速飞出。
日冕物质抛射
太阳发生大爆发时，会有大量物质从日冕中抛射出来，科学家将其形象地比喻为太阳的喷嚏。这个“大喷嚏”以每秒几百公里的速度冲向地球，当它与地球磁场相遇时会发生什么呢？
如果把地球磁场形象地比喻成一个盾牌，外面有太阳风，这个盾牌就会发生一定的形变，此时就会产生强烈的地磁扰动，专业术语称为地磁暴。如果日冕抛射物质飞向地球，就会对地球磁场和电离层产生扰动。太阳风携带着太阳强大的磁场能，一旦命中地球，就会引发磁场方向和大小的变化，这就是地磁暴。
02、地磁暴会给我们的地球带来什么影响呢？
当地球发生地磁暴时，全球的地球磁场都在发生着细微的变化。这种变化作用于我们的供电网络。例如，有数千米长的电线，虽然电线在地面上是固定不动的，但由于磁场在发生变化，就如同把一根金属导线放在磁场中移动，里面也会产生感应电流。这个感应电流叠加在用电网络中，可能会造成严重后果。
日冕物质抛射
例如在1989年3月，发生了一次与今年5月份类似的地磁活动，导致北美洲加拿大魁北克省全省停电超过9个小时，造成的经济损失超过10亿美元。1989年3月9日，科学家通过卫星探测到太阳耀斑的出现。伴随着耀斑的发生，威力更强的日冕物质抛射出现了，数亿吨太阳物质飞向地球。4天后，一部分日冕物质到达地球并与地磁场相互作用，地磁暴发生了，并在近半个地球上空形成了炫目的极光。伴随着地磁暴的发展，高压输电线中产生了巨大的感应电流。当这道电流突然增加在已经满负荷运转的电网中时，就导致了电网超载，引发了加拿大的魁北克地区大停电。
地磁暴除了会影响我们的能源供电系统，还会对飞行在距离地面500千米左右的人造航天器产生轨道拖曳作用。当卫星遇到因地磁暴而发生的轨道拖曳作用时，就需要使用所携带的燃料来进行加速，从而抵消因轨道拖曳作用而造成的轨道高度降低。2022年2月，曾发生过一次由于地磁暴而造成的轨道大气密度上升，给卫星产生了额外的轨道拖曳作用，使得新发射的49颗卫星中的38颗入轨失败，最终坠入大气燃烧殆尽。
03、进入地球磁场的太阳粒子会不会损害我们的健康呢？
地磁暴并不会对我们的人体产生明显影响。以今年5月份发生的超大地磁暴为例，风云三号E星从太空中对地球磁场进行实时监测，此次超大地磁暴所产生的电磁场变量超过了400纳特。听起来好像很大，但实际上，我们家里很多人使用的磁力粘钩，其磁场强度远远高于400纳特。所以，地磁暴对人类身体几乎没有影响。
地磁暴
04、那么极光到底是如何产生的呢？
一场特大地磁暴对我国航空航天、导航通信、电力管网等领域都带来了不同程度的影响。当太阳风暴到达地球并给地球造成地磁暴的同时，它还带来了一份特别的礼物——极光，让人类欣赏到了来自太阳的浪漫。实际上，对于地磁暴，公众所认识到的更多的是它的副产物，即美丽动人的极光。
制造极光的根本原因是太阳的日冕物质抛射所产生的地磁暴。日冕物质携带着能量，尤其是与地球大气发生接触时，在距离地面100到400公里的高度范围内，主要存在氧原子和氮原子。当它们吸收了来自太阳高能粒子的能量，就会陷入一种不稳定状态。伴随着氧原子和氮原子吐出能量的过程，就形成了发光。如果发光足够强，被我们看到就是极光了。
极光
那极光为什么会有不同颜色呢？比如在400公里高度上，这里的氧原子吸收能量之后会释放出红色的光。而在200公里高度上，这里的氧原子吸收的是太阳粒子所带来的能量，进而产生绿色的光。如果高度再低一些，达到100公里左右，这里的氮原子就会释放出蓝紫色的光。
很多朋友也关心这个问题，就是未来，比如今年下半年还有没有机会看到极光？可以告诉大家，这个机会是有的。为什么这么说呢？因为现在太阳活动非常频繁，这种大的爆发活动屡见不鲜。如果爆发活动的发生位置和强度适宜，或者正对着我们爆发，就很可能再次出现比较强的地磁活动。如果刚好这个地磁活动对应着我国的夜晚期间，那么我们仍然有机会看到极光。
相信大家已经知晓了什么是太阳风暴，也明白了极光是如何诞生的。为了应对太阳风暴的影响，科学家们始终在进行深入的研究与监测。借由对太阳活动的观测和预测，我们能够提前采取举措，降低太阳风暴对地球的潜在危害。
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