《地磁暴:人类首次见证——「夸父一号」的奇遇与解读》

2024-03-28 生活常识 关注公众号

这两天有个词很火:地磁暴。地磁暴是太阳爆发活动的产物。因为太阳爆发,产生了一个朝向地球的日冕物质抛射,这个抛射力量很大,还携带着太阳强大的磁场和高能粒子,所以命中地球后,会引发地磁场方向与大小的变化。说了半天可能有人要问了,有人把地磁暴过程拍下来了吗?放心,已经被咱们的“夸父一号”尽收“眼”底。

“夸父一号”再度观测到太阳爆发大耀斑全过程

据“夸父一号”科学团队最新消息,3月23日世界时01时左右,太阳释放了一个强烈爆发。当时,处于太阳同步轨道的“夸父一号”卫星,正在对太阳进行连续的常规观测,所以第一时间捕捉到了变化。

“夸父一号”首席科学家助理、科学应用系统副总设计师黄宇介绍:“平时宁静区的时候,我们也能看到太阳上面有黑子和活动区,这些活动区会以比较慢的速度在演化,一旦有爆发的时候,实际上是磁场剧烈变化的过程,就会导致能量释放,能量释放就会产生各个波段增强的辐射,所以我们就能看到太阳耀斑的发生了。3月23日的太阳爆发事件,对于硬X射线波段来说,首先我们看到的是流量的增强,白光波段和莱曼阿尔法太阳望远镜波段图像上耀斑位置的增亮,最直观的就是一个亮带的变化,有明显的局部区增亮。”

根据界定,这次太阳爆发的耀斑为X1级,今年1月1日至今,太阳已经发生多个X级耀斑。“夸父一号”的日冕仪也拍摄到了这次太阳爆发产生的日冕物质抛射,朝着地球奔袭而来。

黄宇告诉记者:“X1级是比较大,但不是最大的耀斑。这次爆发主要的特点就是日冕物质抛射,是一个全域的日冕物质抛射。由于这个活动区又是在太阳中心位置,所以它爆发出来的朝向就是朝向地球的。当它传到地球的时候与地球磁场相互作用,在24日傍晚的时候就有地磁暴了。当时最大地磁指数达到了Kp8,后面这两天都是恢复到正常水平了。”

太阳爆发跨两个活动区较罕见 正深入开展研究

科学家介绍,此次太阳爆发虽然级别不是最大的,但在爆发时,“夸父一号”观测到太阳上有两个区域出现明显变化,二者一南一北,相隔43万公里,这比较罕见。

“太阳活动有一定的周期性,11年为一个周期。2023、2024年是太阳活动的上升期,所以耀斑会比较多。这次耀斑跨了两个活动区,这个确实是比较少见。再一个这次观测的数据资料,无论是空间卫星的观测,还有我们国家地面其他的一些设备都在观测。可以进行综合天地一体化的多波段分析,这个也是比较特别的地方。”黄宇介绍。

我国综合性太阳探测专用卫星"夸父一号"于2022年10月9日发射,目前正处于在轨科学运行阶段。自卫星发射以来,已记录到超过500TB(读:太字节)的原始太阳观测数据。目前,基于观测结果的研究正在深入展开,首批观测研究成果将以专刊形式发表。

(江苏新闻频道/范洁萍 /高若婷)


【夸父一号】再次观测太阳爆发:X1级耀斑事件详细追踪
近年来,太阳活跃期的观测数据显示,太阳内部的活动区域不断涌现并积累能量,最终引发了一系列的重大天象现象,包括太阳耀斑。其中,每一次太阳耀斑的发生都具有特定的等级和特点,而我国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”通过其先进的天文观测手段成功捕获了一次达到X1级级别的太阳爆发,并对其全过程进行了详细的监测和分析。
此次太阳爆发发生在3月23日世界时01时左右,恰逢农历二月初四,此时的太阳位于太阳活动边界,正值太阳白矮星和地壳形成时期,太阳表面产生了强烈的X1级耀斑。从图中可以看出,该耀斑的生成点位于太阳中心偏西约2.7度的位置,其整体形态呈圆形,呈现黑色斑块状,大小约为12-16公里。
根据国际太空探测机构(NASA)的定义,X1级耀斑是太阳活动中量级最高的表现之一,比前一年同期的最大X级耀斑平均强大约40%。然而,值得注意的是,X1级并非太阳活动中的唯一热点,每年的爆发次数和强度各有不同,且根据太阳活动模式的周期性变化,最近一次X级耀斑间隔大约为11年。因此,仅从这次观测来看,它并未打破历史上的任何记录。
对于“夸父一号”而言,本次观测获取的X1级耀斑图像能够提供丰富的太阳活动信息,其中包括日冕物质抛射的轨迹、亮度增强的时间、地磁暴发生的时间等关键参数。从成像数据中,可以看到此次爆发产生的日冕物质抛射迅速飞离太阳表面,沿着抛射路径飞越近地球的两处主要观察站——美国阿肯色州约翰斯·霍普金斯大学的威尔逊天文台和日本宇宙航空局的夏威夷艾尔卡纳克天文台,形成的耀斑直径分别约为212公里和142公里。
黄宇指出,X1级耀斑在太阳耀斑过程中不仅影响太阳表面的大气温度、电离层以及磁场等物理参数,还会激发一系列的电磁和光学效应,如太阳风的加速流动、辐射带的扩展、极化现象、紫外线和伽马射线的显著增强等。这些特性对于理解太阳动力学过程,揭示太阳活动对地球气候、环境和生态系统的影响具有重要价值。
对于X1级耀斑后续的发展趋势和未来的科研方向,中国科学院院士、中国科学院北京天文台研究员张华表示:“尽管X1级耀斑的能量分布相对集中,但随着太阳活动的进一步加剧,未来可能会有更多类似耀斑频繁发生。通过对观测到的这一类X级耀斑特征的长期跟踪和深化研究,有望揭示太阳活动的新模式、规律和影响机制,为我们更好地理解和预测太阳活动提供了新视角。”
“夸父一号”作为国内首颗综合性太阳探测专用卫星,其携带的极高分辨率、长周期、多波段观测技术为其观测太阳风暴能力提供了坚实的保障。此次X1级耀斑事件的成功观测无疑为后续的太阳活动观测工作提供了宝贵的经验和理论支持,也将推动我国在太阳动力学领域的研究进一步深入和发展,为实现更高层次、更宽领域对太阳活动的深入认知和精准预报奠定坚实基础。

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