太阳活动周“最强耀斑”来袭

本文转自：中国科学报

太阳活动周“最强耀斑”来袭

对人类健康基本无害，我国太阳活动监测已初具规模

“夸父一号”卫星观测到莱曼阿尔法新波段下的X5.0级耀斑，蓝色全日面为宁静太阳的莱曼阿尔法波段辐射，左侧的白色亮点为耀斑爆发时莱曼阿尔法辐射增强。中国科学院紫金山天文台供图

■本报记者 倪思洁

2024年1月1日，新年第一天，太阳在5时55分时爆发了一个X5.0级强耀斑，中国科学院国家空间科学中心（以下简称空间中心）、国家空间天气监测预警中心均发布耀斑橙色预警。

空间中心判断，本次X5.0级耀斑事件由位于日面东边缘的活动区AR3536（N05E75）爆发产生。当前该活动区比较活跃，后续仍有爆发的可能。

本次X5.0级耀斑引起了地球电离层突然骚扰，主要造成太平洋区域短波通信中断，频率在30兆赫兹以下的信号丢失或中断现象持续时间超过60分钟。耀斑发生时，中国区域处于夜侧，因此并未受到影响。

针对此次强耀斑事件，《中国科学报》对空间中心研究员钟秋珍和副研究员李志涛进行了专访。

本次活动周以来“最强耀斑”，相当于10万次强火山爆发

《中国科学报》：X5.0级的强耀斑有多强？

李志涛：目前，国际上按照软X射线峰值流量的量级，将太阳X射线耀斑分成五级——A、B、C、M、X，所释放能量依次增大10倍。C级以下的耀斑均为小耀斑，M级耀斑为中等耀斑，X级耀斑则为大耀斑。

各等级后面的数值表示X射线峰值流量的具体数值。X5.0级表示耀斑软X射线峰值流量为每平方米释放5.0×10-4瓦。X级耀斑能释放出1025焦耳的巨大能量，相当于几十亿颗巨型氢弹同时爆炸释放的能量，或者10万次强火山爆发释放的能量总和。由此可见耀斑的威力之大。

《中国科学报》：2023年似乎有很多太阳爆发活动，比如2023年初，太阳在6天内连续爆发3次X级耀斑，2023年12月又爆发了一次X2.8级大耀斑。目前太阳活动和耀斑爆发频率是否已经达到高峰？

李志涛：从长期来看，太阳活动具有11年左右的周期性。第25太阳活动周起始于2019年12月，根据对太阳黑子的监测以及空间中心和国际太阳活动预报小组的预测，2024年将迎来第25太阳活动周峰年。

目前太阳活动水平处于高位，太阳黑子日益增多，日面上不断出现结构复杂的大黑子群，爆发频繁，像2023年12月14日的X2.8级、本次的X5.0级，是本活动周以来最强级别的耀斑。

会向地球发起“三轮攻击”，但对人类健康基本无害

《中国科学报》：太阳强耀斑为什么会影响通信信号？

李志涛：太阳耀斑是发生在太阳大气局部区域的一种剧烈的爆发现象，几乎全波段的电磁辐射都会随之增强。强的耀斑往往伴随高能带电粒子流和等离子体云的喷射，当它们朝向地球时，可能会对地球发起“三轮攻击”。

第一轮出现在耀斑爆发的8分钟后。强烈的电磁辐射会以光速抵达地球空间，直接进入电离层和高层大气，使电离层中的电子浓度急剧增大，引发电离层突然骚扰，可导致短波无线电信号衰落，甚至中断。

第二轮攻击大约出现在耀斑爆发的几十分钟后。比炮弹快万倍以上的高能带电粒子流到达地球空间，发生太阳质子事件，可能给空间飞行器带来危害，也可能威胁执行任务的航天员的生命安全。

第三轮攻击会出现在耀斑爆发的1至4天。高速等离子体云，即日冕物质抛射会携带磁场到达地球附近，引发地磁暴、电离层暴、热层暴等，可损坏卫星、电网、通信、导航等。

《中国科学报》：网上有人说“耀斑还可能对人类健康产生一定影响，如增加癌症风险等”，根据你们的判断，它对人们的身体健康是否会造成危害？

李志涛：到达地球上的太阳辐射能量只有太阳总辐射能量的很小一部分，再加上地球大气层的保护，直接到达人体的辐射是很少的。因此，即使是强耀斑，对人类健康基本上也是没有危害的。

预报仍是世界性难题，我国需提升全天候监测能力

《中国科学报》：我们应该如何预防太阳强耀斑带来的风险？

钟秋珍：要预防太阳耀斑带来的风险，首先要有业务化的天地基空间环境监测，其次要有准确的空间天气预报能力，为防灾减灾提供可靠依据。此外，我们要及时关注国内外专业机构的预报、警报。太阳质子事件在耀斑爆发后几十分钟才会出现，而地磁暴则在1至4天后才会发生，当我们收到事件的预报信息后，有充足的时间进行应对。

《中国科学报》：以目前的监测技术，我们是否有可能提前预报太阳耀斑爆发活动？

钟秋珍：预报耀斑，主要依赖对太阳黑子磁场和大小的监测。不过，太阳耀斑的发生具有很强的偶然性，即便我们能判断出哪些结构复杂的活动区会爆发耀斑，但它具体什么时候爆发、爆发级别多大，目前仍是世界性难题。

过去很长一段时间，人们通过对黑子的结构和磁类型进行分类与鉴别，基于人工经验和分析统计模型，来预测黑子产生耀斑的可能性，比如“结构和磁场极性越复杂，越容易产生耀斑”。最近，国内外基于人工智能技术，开始依靠大数据分析开展耀斑的智能预报。

《中国科学报》：目前，我国太阳活动监测预警的具体机制如何？

钟秋珍：目前我国的太阳活动监测系统已初具规模。2012年“东半球空间环境地基综合监测子午链”（子午工程一期）完成建设并运行，2023年 “空间环境地基综合监测网”（子午工程二期）基本完成建设。这些国家重大科技基础设施将提供地基太阳活动监测。先进天基太阳天文台“夸父一号”、“羲和号”等卫星，以第25太阳活动周峰年为契机，揭示太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射的起源，提供天基太阳活动监测。

但是，目前我国在全天候监测和数据传输实时性方面还有待提高，需进一步加强自主能力建设，针对空间天气预报预警需求，在发射太阳活动与空间天气科学研究卫星之外，实施空间天气监测专星任务。