真实版的太阳风暴是怎样的？

本文转自：中国气象报

Moss你猜猜看，

真实版的太阳风暴是怎样的？

图为电影《流浪地球2》宣传海报图为2023年1月10日，风云三号E星极紫外太阳监测图/国家卫星气象中心

作为一名对科幻电影钟爱有加的观众，在观看过期待已久的《流浪地球2》之后，我想说，这无疑是今年电影界最佳科幻片！同时，作为一名空间天气领域的从业人员，感慨片子道具考究和细节到位，多次出现的195埃太阳极紫外波段监测图、实拍的暗条爆发，以及故事主线中太阳辐射对地球的种种影响，我想说：“郭导，你是懂的！”

不过，对贯穿全剧几乎掌控全局的智能量子计算机 Moss，我想说：“有了自我意识的你很棒，但你还是把空间天气和气象业务想得太简单了！”

现实中太阳风暴是怎样的，会给地球带来哪些威胁？

太阳风暴，是太阳本身产生并在短时间内，通过耀斑、日冕物质抛射、暗条爆发等活动，将巨大的内部能量向外释放的过程。

太阳受其结构和自转影响，经常会产生磁场能量聚集，在外表现就是出现在光球层上的黑子，黑子磁场极强，能达到甚至超过太阳基本磁场强度的数千倍，这使得周围的能量不断汇聚于此；但黑子周围不断出现的小规模爆发又在消耗能量，双方角力之下，只有两种结果，要么黑子的磁场无法承受积累的能量，进而爆发；要么黑子逐渐变小，最后无声地消失。

爆发！这其实只是少部分黑子的“选择”，但是，一旦如此，太阳就会形成对整个太阳系的三轮轰击。

第一轮攻击就是人们常说的耀斑，其发生大约8分20秒后能量就会到达地球，影响我们的通信和导航系统。

第二轮攻击则是随着爆发向外飞出的高速带电粒子，这些带电粒子虽速度没有耀斑快，到达地球需要几十分钟到十几个小时，但是它们能量高，会对地球附近的卫星等航天器造成很大影响，包括航天员甚至是高纬度地区飞行的航班都会受到辐射威胁。

第三轮也是最终极的攻击是日冕物质抛射，上亿吨甚至更多的太阳等离子体，被瞬间加速到每秒几百到两千千米以上的速度，铺天盖地向外抛出，一旦到达地球将会打破地球磁场的稳定，改变中高层大气结构，会给地球空间运行的高技术系统造成重大损害。

不过好在地球周围拥有磁场和稠密大气层，保护我们不受太阳风暴的伤害，我们日常只能透过发生在高磁纬地区的“极光秀”来寻觅太阳风暴的蛛丝马迹。

如果太阳“加速老化”，太阳风暴会更频繁吗？

太阳老化的过程可以理解为内部燃料不断消耗，进而打破内核向外辐射的压力与自身巨大重力的平衡，所以才会有太阳向外膨胀，进而吞噬周围行星，导致地球不得不去流浪的故事。

目前太阳已经存在约47亿年，正处在中年阶段，其内部燃料还能够稳定燃烧大约50亿年，所以我们目前还不用考虑地球流浪的问题。但如果太阳突然在某一天加速老化，现有的平静势必会被打破，其内部能量向表面的传导将变得更加不稳定，磁场之间摩擦与碰撞越来越多，成为“剪不断理还乱”的一团乱麻，那么最终结果或许就是出现更加猛烈、频发的爆发活动。

近期太阳活动就很频繁，今年1月以来，“五天内连续发生三次X级大耀斑”“可见日面活动区数量达到两位数”“地磁暴影响人类活动”等话题频频登上热搜，是不是太阳也是《流浪地球》系列电影的粉丝，想帮助地球去流浪呢？

倒也不是！根据研究，太阳活动拥有以11年左右为一个周期的特点，周期内将出现黑子数由少到多、再由多转少的过程，太阳种种爆发活动也随周期变化，专业上称其为“一个太阳活动周”。目前太阳正处于第25太阳活动周的上升期，所以现在它的表现还只是热身，厉害的还在后面！

太阳风暴怎么预报，能“精确到小时”吗？

“所有人员注意！太阳风暴将于6分钟后抵达月表！”

“你这预报是真的吗？”

“刚才不还有一小时吗？”

这是《流浪地球2》中的一段台词，我当时看到的第一反应是，2058年的人类，空间天气预报水平比现在大幅提升，人们掌握了成熟的太阳活动数值预报技术，能够提前预判太阳未来可能出现的活动。这简直太牛了！

目前，空间天气预报员对于太阳风暴的预报主要依靠的是监测数据，通过对实时资料的分析，再结合历史数据比对以及人工研判会商，进而得出预报结果，熟悉天气预报发展的朋友应该知道这是经验预报，现阶段，数值预报在空间天气领域还只起到辅助作用。

但是，用不了多久，随着全新一代数值预报与统计预报相结合的空间天气预报系统的建设完成，届时，我们对短临（0-12小时）、短期（72小时内）空间天气的预报准确率将提升至70%以上，对中长期（4-30天）定量预报的总体平均误差不超过15%，而对更长时间内甚至是跨越“整个太阳活动周”的长期趋势预报平均相对误差也将不超过15%。

另一方面，通过风云气象卫星和地面监测站网协同观测，未来我们还会建成地空天一体化的空间天气监测体系。

嘿嘿！Moss，我知道你算得快，能直接干预预报模式的计算结果，但你别忘了，我们可是有第一手监测数据作为支撑的，从天上到地面，有着无数双眼睛在盯着太阳，只要有人在，想要通过数字网络来改变一切，还真不行！

至少我敢肯定一点，Moss，预报员这一关你就过不了。

未来空间天气在哪方面大有可为？

目前，人们关注的太阳活动信息主要通过空间天气监测系统来获取，一类是借助光学、射电望远镜，直接获取太阳的监测数据，比如通过风云三号E星携带的我国首部空间太阳望远镜可获得太阳在极紫外、X射线波段的图像，帮助我们监测耀斑、冕洞等太阳活动。另一类则是借助仪器，间接获取太阳活动以及地球空间环境参数，比如通过风云卫星上所携带的空间环境仪器包，我们能知晓距离地球35800公里同步轨道上，空间磁场、高能质子、电子、太阳软X射线通量的变化情况，进而帮助我们认识太阳活动对空间天气的影响机理。

目前，我国载人航天和深空探测工程都取得了巨大成就，未来还将向着这片充满未知的宇宙领域走得更远。空间天气保障工作一直以来都伴随在航天人左右，贯穿在每一次任务周期，比如寻找适合发射的时间窗口，安排航天员在最适合的时间出舱，预判空间天气可能给空间站轨道带来的影响等。

随着我国空间站长期在轨能力的大幅度提升，未来深空载人探月、探火工程一步步实施，也对空间天气工作提出了更高的要求和挑战。

如果要在月球建立长期有人驻守的地外科研站，由于月球环境与地球大为不同，一刻不停的太阳风、高于地球百倍甚至更多的辐射、复杂的带电粒子环境，这些都给探月工作提出了不小挑战，航天员什么时间能出舱？出去活动能持续多长时间？遇到突发的太阳风暴如何应对？《流浪地球2》很传神地展现了这一场景。肉眼看不见的高能带电粒子，轻易地穿透月球车和航天服，极强的太阳风甚至能推动月壤形成滚滚尘烟，暴露在这样的恶劣空间环境下，别说是人类，机器设备都受不了。

当然，也不必对这些潜在风险过分担心，有及时准确细致的空间天气服务作保障，这些计划在未来都会实现。