3月24日，中國(guó)氣象局發(fā)布大地磁暴預(yù)警，預(yù)警稱本次地磁暴活動(dòng)從3月24日持續(xù)到3月26日，3月25日可能發(fā)生中等以上地磁暴甚至大地磁暴。

SOHO衛(wèi)星攜帶的日冕儀拍攝到日冕物質(zhì)拋射過(guò)程

CME爆發(fā)前兩個(gè)“蠢蠢欲動(dòng)”的太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)羲和號(hào)衛(wèi)星

此次日冕物質(zhì)拋射（CME）過(guò)程發(fā)生的位置幾乎正對(duì)地球。因此，從地球看去，噴發(fā)物形成一個(gè)圓面，也就是以往我們提到的“全暈”。此類爆發(fā)活動(dòng)噴出的太陽(yáng)物質(zhì)相對(duì)地球速度快、覆蓋度高，可能引起比較強(qiáng)的地磁活動(dòng)。

“大地磁暴”“全暈”都是什么意思？

地磁暴是一種典型的太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)，會(huì)發(fā)生日冕物質(zhì)拋射（CME），一次拋射能將數(shù)以億噸計(jì)的太陽(yáng)物質(zhì)以數(shù)百到數(shù)千米每秒的高速拋離太陽(yáng)表面。

太陽(yáng)高能粒子流（太陽(yáng)風(fēng)）對(duì)地球周邊區(qū)域/地磁場(chǎng)相互作用的示意圖

當(dāng)CME對(duì)應(yīng)的高能粒子流進(jìn)入地球磁場(chǎng)范圍后，會(huì)使地磁場(chǎng)壓縮變形，并將大量帶電粒子注入磁層區(qū)域，引發(fā)磁層環(huán)電流急劇變化；而由于變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這一部分帶電粒子流會(huì)給地磁場(chǎng)額外附加一部分感應(yīng)磁場(chǎng)。

這額外附加的部分就被稱作地磁擾動(dòng)，其中較強(qiáng)者會(huì)稱作地磁暴。

通常而言，越正對(duì)地球、速度越快的CME，會(huì)產(chǎn)生越強(qiáng)烈的地磁暴；而CME也具有不同形態(tài)，通常以CME兩端夾角衡量，完全成環(huán)（360°）者被稱作暈狀CME，這類通常是正對(duì)地球、速度極快的CME事件，往往會(huì)引發(fā)強(qiáng)地磁暴事件。

地磁暴的強(qiáng)度劃分主要依據(jù)特定的地磁指數(shù)來(lái)進(jìn)行，常用的地磁指數(shù)包括Dst指數(shù)和Kp指數(shù)。

Dst指數(shù)，即地磁擾動(dòng)指數(shù)，是測(cè)量太空天氣條件的重要指標(biāo)。它通過(guò)測(cè)量地球磁場(chǎng)水平分量的變化來(lái)反映地磁暴的強(qiáng)度。而Kp指數(shù)，即全球磁場(chǎng)指數(shù)，則反映了每三小時(shí)地球磁場(chǎng)活動(dòng)的情況。數(shù)值越大，對(duì)應(yīng)的地磁活動(dòng)越強(qiáng)。

根據(jù)Dst指數(shù)的變化，地磁暴的強(qiáng)度可以分為五個(gè)級(jí)別：小磁暴、中等磁暴、大磁暴、特大磁暴和超大磁暴。同時(shí)，Kp指數(shù)也用于劃分地磁暴的強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)Kp指數(shù)的變化，可以將地磁活動(dòng)分為平靜、不平靜、活動(dòng)、小、大、強(qiáng)烈等不同等級(jí)。

就本輪地磁暴的預(yù)測(cè)強(qiáng)度看，有較大的概率屬于中等強(qiáng)度甚至大磁暴級(jí)別，也就是說(shuō)在上面的“五級(jí)指數(shù)”中，屬于中等偏下的級(jí)別，因此強(qiáng)度并不算特別大，對(duì)地球的影響還算是比較有限。

為什么地磁暴總是與極光觀測(cè)聯(lián)系在一起？

去年11月30日，中國(guó)氣象局、國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心預(yù)測(cè)稱，11月30日、12月1日、2日三天可能出現(xiàn)地磁暴活動(dòng)，其中12月1日可能發(fā)生中等以上地磁暴甚至大地磁暴，預(yù)計(jì)地磁活動(dòng)將延續(xù)到12月2日。

大部分地區(qū)所見(jiàn)的極光都呈現(xiàn)絢爛的紅色，但在偏北的漠河等地還能看到綠色極光的明滅。圖片來(lái)源：漠河市委宣傳部

當(dāng)時(shí)，我國(guó)黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆等地均出現(xiàn)極光活動(dòng)，甚至北京都有清晰的極光目擊和觀測(cè)記錄，絢麗的極光照片刷屏網(wǎng)絡(luò)，北京極光迅速成為熱點(diǎn)。

北京極光 圖片來(lái)源：浦石

聽(tīng)到“空間天氣”，多數(shù)人會(huì)感到陌生。這里的空間范圍可不是簡(jiǎn)單的外太空。空間天氣其實(shí)是發(fā)生在太陽(yáng)表面、行星際直到地球空間環(huán)境（磁層、電離層、熱層和中高層大氣）中，可影響天基和地基的技術(shù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和可靠性，危及人類的活動(dòng)、健康和生命的條件或狀態(tài)。其中最重要的空間天氣是太陽(yáng)活動(dòng)。

其實(shí)極光是地球收到來(lái)自太陽(yáng)的第三次“快遞”，太陽(yáng)風(fēng)暴爆發(fā)時(shí)，會(huì)對(duì)地球發(fā)送三次“快遞”。

第一次“快遞”是由耀斑發(fā)射的電磁波，與日光到達(dá)地球一樣，以約3x108m/s的速度在太空中穿行，僅需八分半鐘后送至地球。其中的X射線和紫外線會(huì)影響地球的電離層，擾亂通訊系統(tǒng)和定位服務(wù)。

第二次“快遞”是高能質(zhì)子相攜而來(lái)，在幾十分鐘至十幾小時(shí)后到達(dá)地球，引起電離層D區(qū)吸收，阻礙航空通信、衛(wèi)星運(yùn)行等。

第三次“快遞”則是由太陽(yáng)物質(zhì)組成的云團(tuán)，向宇宙四處拋射的日冕物質(zhì)，其中一部分會(huì)在約兩三天后才會(huì)到達(dá)地球。大量日冕物質(zhì)以高速在宇宙中穿行，配送快遞。送達(dá)地球后，與地球磁場(chǎng)產(chǎn)生“摩擦”，形成地磁暴，在大氣中則進(jìn)行“包裝”，便產(chǎn)生了極光。

因此，地磁暴和極光是這些太陽(yáng)高能粒子流影響的兩個(gè)方面。通過(guò)監(jiān)測(cè)地磁暴事件的強(qiáng)度，可以預(yù)測(cè)極光的強(qiáng)度。不過(guò)，絢麗的極光背后實(shí)則危機(jī)重重。太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看似與我們相去甚遠(yuǎn)，實(shí)際上無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著我們的生活。

地磁暴對(duì)地球會(huì)有哪些影響？我們?cè)撛趺崔k？

地磁暴對(duì)人類社會(huì)和自然環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。例如，它可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)中斷或設(shè)備損壞。對(duì)航天器造成額外的輻射影響，對(duì)宇航員的安全構(gòu)成威脅。

同時(shí)，地磁暴還會(huì)影響電子產(chǎn)品和通信設(shè)備中的電磁部件，可能導(dǎo)致通信中斷、導(dǎo)航失靈等問(wèn)題。此外，地磁暴還可能對(duì)衛(wèi)星和空間站的運(yùn)行產(chǎn)生影響，因?yàn)樗鼈冃枰诜€(wěn)定的地球磁場(chǎng)環(huán)境中才能正常工作。

在氣候和生態(tài)系統(tǒng)方面，地磁暴會(huì)導(dǎo)致地球磁場(chǎng)發(fā)生變化，進(jìn)而影響大氣層中的氣候模式。例如，它可能引發(fā)極光出現(xiàn)、高緯度地區(qū)氣溫下降、大氣環(huán)流變化等。這些氣候變化可能會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如影響鳥(niǎo)類遷徙、植物生長(zhǎng)等。甚至對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如引發(fā)海底電流變化，影響海洋生物的繁殖和生長(zhǎng)。

此外，地磁暴還可能對(duì)人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響。它可能導(dǎo)致人體神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、心血管系統(tǒng)疾病等，例如引發(fā)失眠、頭痛、情緒波動(dòng)等問(wèn)題。

為了減輕太陽(yáng)活動(dòng)帶來(lái)的破壞，我國(guó)科學(xué)家們持續(xù)努力研究和預(yù)測(cè)空間天氣事件。這包括使用衛(wèi)星和其他觀測(cè)設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)和空間天氣條件，以及開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)模型和算法來(lái)預(yù)測(cè)空間天氣事件。尤其是對(duì)于航空航天事業(yè)的發(fā)展助益頗多。

風(fēng)云三號(hào)E星太陽(yáng)極紫外波段監(jiān)測(cè)圖圖片來(lái)源：空間天氣

參考來(lái)源：國(guó)家應(yīng)急廣播、科普中國(guó)、中科院物理所、科技日?qǐng)?bào)、北京發(fā)布

策劃：蔡琳 文稿：董小嫻

來(lái)源： 蝌蚪五線譜