作为南北极天空经常会出现的一种非常漂亮的景象,极光大家可能更为熟悉。极光其实就是地磁暴可视化的表现。
大家都知道,太阳其实不太稳定,经常会发生像太阳黑子,耀斑这样剧烈的活动。太阳活动会产生太阳风,也就是能量非常高的带电粒子流,太阳风到达地球的时候与我们大气层里面的原子、分子发生碰撞,产生光芒,也就是极光。
太阳风里的带电粒子流到达地球附近时,对地磁场产生影响,引起地磁场发生剧烈的变化,这个现象就称之为地磁暴。
举例来说,地磁暴能加热地球高层大气,被加热的空气上升,将使近地轨道大气密度显著增加,航天器受到的大气阻力也会随之增加,航天器轨道衰减加速,极端情况可能导致航天器陨落。
地磁场平时是比较稳定的,它在地球周围相当于一层保护膜,帮我们挡掉了很多宇宙射线的危害,人类设计制造的很多航天器也都依赖地磁场进行控制。极光虽然好看,但越绚烂的极光意味着地磁暴就会越强烈,意味着对航天器越大的威胁。
地磁暴发生时,这种全球性的剧烈扰动会在整个磁层持续十几个小时到几十个小时的时间,所有地磁要素都发生剧烈变化。通常可分为三个阶段:初相、主相和恢复相。
太阳活动期间,大量的带电粒子进入地球空间,并被地磁场捕获。由于粒子增多,环电流也增强。环电流产生的磁场与地磁场叠加,使得地磁场的水平分量发生很大变化。这时就发生了磁暴。这种情况也就是产生磁暴的直接原因。
地球磁暴是由太阳风暴诱发的,届时地球上几乎所有的电子系统都会受到影响。如果“超级太阳风暴”抵达地球,额外电流将穿过地球上的电网,成千上万个变压器上的铜线都将快速加热至熔化,多数电网陷入瘫痪。停电会导致短波通讯设备停止工作,会间接的影响短波通讯。
太阳风暴喷发的各种物质会直接影响短波通讯。科学家们形象地将太阳风暴喻为“打喷嚏”,太阳会向地球喷发数十亿吨的物质。太阳风暴期间所射出的X射线会比平时增加1000倍,从而大大增加地球大气中电离层的电子密度,使短波无线电通讯受到严重干扰,甚至会导致无线电通讯中断。