一个巨大的太阳黑子如何释放出太阳风暴，催生出让我们眼花缭乱的全球极光

2024年5月10日，俄亥俄州克利夫兰的北极光。（图片来源：uux.cn/Meredith Garofaro）

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Meredith Garofaro）：2024年是壮观的太空表演的一年，其中一些可以从我们自己的后院看到。

首先，这是4月初的日全食。然后，在上周晚些时候，太阳再次成为“明星”景点：一个巨大的太阳黑子发射了一系列太阳风暴，增强了极光，使美国、欧洲和全球许多其他地区都能看到这种空灵的景象。

就我个人而言，在经历了达拉斯的日全食后，我激动不已，我认为这将是我今年太空和科学的亮点。但周五晚上，我和妈妈在家乡克利夫兰看到北极光的神秘时刻是如此特别。

这种情况可能在一段时间内不会再次发生，那天晚上一切都不期而至。带着孩子般的喜悦和对科学和太空的欣赏看着我的妈妈，看着她头晕，一起拍照——这些都是我余生都会紧紧抓住的时刻。我还通过短信与全国各地的朋友和家人分享了这一经历，这让我很难决定哪一个天体占据了榜首！

如果我能很快和你一起玩：我被极光之美迷住了（并非双关语）。看到北极光一直在我的遗愿清单上，我想勾选这个框需要仔细规划和旅行，才能到达这种现象更常见的地方。相反，它发生在我长大的后院，在母亲节周末和我妈妈在一起——如果我自己这么说的话，那真是太完美了！我们甚至在天象表演中看到了北斗七星（并拍下了它的照片；感谢我们手机中令人难以置信的技术）！

在5月10日的克利夫兰天空秀上，北斗七星清晰可见。（图片来源：uux.cn/Meredith Garofaro）

“完美”这个词也是科学家用来描述周五晚上一切是如何发生的。为了让极光像以前一样广泛可见，强烈的日冕物质抛射（CME）——一种从太阳发出超高温等离子体的喷发——与地球磁场之间必须有一定程度的相互作用。

美国国家海洋和大气管理局（NOAA）太空天气预测中心（SWPC）的项目协调员Bill Murtagh在电话中告诉Space.com：“（极光）是一个罕见的时刻，你可以与地球母亲和宇宙融为一体；它非常完美。当它完美耦合时，负端与正端相遇，这带来了所有的能量；这就是我们想要的。”。

Murtagh补充道：“周五的极光非常壮观；从佛罗里达群岛、波多黎各和墨西哥都可以看到极光。”。

造成这一历史性事件的日冕物质抛射数量令人印象深刻，每一次都以不同的速度和轨迹移动。为了使地磁风暴达到最强大的水平——SWPC规模的G5——CME必须在同一时间或大约同一时间合并或接近地球。

Murtagh说：“使事情复杂化的是，一些速度较快的人赶上了速度较慢的人，这确实会放大情况；它呈现出一种更复杂的情况，导致更大的反应。”。“在第一次CME到来后，很难辨别现有风暴强度如此之大时可能出现的其他CME的特征。有时你会看到“蚕食”一词——一次CME蚕食另一次，然后又一次。这就是这种情况下发生的情况。”

据SWPC报道，周五的事件是自2003年以来的第一次极端地磁风暴。那是我们最后一次发生G5级的地磁风暴；它发生在同年10月下旬，在万圣节前夕制造了一个相当诡异的事件。Murtagh说，最坏的情况几乎总是与多次CME有关，比如1859年著名的卡林顿事件和1921年的纽约铁路超级风暴。

但是，在我们能够从肆虐的日冕物质抛射中获得极光的闪耀和地磁风暴的产生之前，我们必须回到源头：太阳表面上巨大而磁性复杂的太阳黑子群。科学家们表示，如此大的星团并不罕见，但会产生如此多的日冕物质抛射，导致G5地磁风暴——这种情况通常每11年太阳周期只发生几次。

Murtagh说：“在过去的11年周期中，我们没有任何G5风暴。当一个太阳黑子群发展起来时，它的大小通常是地球的一到三倍。磁的复杂性可能会产生一个小的耀斑，但不会太大。这是一个不断发展壮大的太阳黑子，现在是地球的15倍。”。“它是如此复杂，以至于在上周反复爆发。”

太阳自转一周需要27天。当我们接近本周上半周结束时，太阳黑子群将离开视线。但在此之前，强烈的太阳耀斑和更多的地球定向CME仍然是可能的。

虽然地磁风暴给了我们一个令人惊叹的周末，但硬币的另一面是：对电网、GPS和卫星等技术的潜在负面影响。到目前为止，已经有一些影响的报告，包括电网的不规则性以及高频通信、GPS和潜在的卫星导航的退化。但我们过去也经历过太阳活动，导致了更多的破坏。

一个例子是1989年3月的X4级太阳耀斑，伴随着CME，它与地球磁场的相互作用比预测的更强大，导致魁北克电网崩溃，并对从卡罗莱纳州到加利福尼亚州的美国电网产生重大影响。像这样的事件提醒我们注意太空天气预报的重要性，就像我们在地球上遇到恶劣天气时所做的那样。这使我们能够为最坏的情况做好准备，如果情况发展到这一点，因为当涉及到地球定向的CME向我们的星球行进的最后阶段时，科学家们仍然面临许多限制。

Murtagh说：“这是糟糕的一天，当我们遇到一次CME时，它的强度比预期的要大得多。直到最后一分钟它撞击L1航天器时，我才知道这一点，现在距离它撞击地球磁场还有15分钟，所以没有太多的准备时间。”。（L1是地球-太阳拉格朗日点1，这是一个引力稳定的太空点，距离我们的星球近100万英里，即160万公里，朝向太阳。美国国家航空航天局和欧洲航天局的联合任务——太阳和日层天文台航天器驻扎在L1。）

“这几乎就像告诉别人我们预计会有一场二级飓风，然后给他们15分钟的准备时间，哎呀，这实际上是一场五级飓风。这就是我们的恐惧，”Murtagh说，“如果我们能做出一个好的预测，他们就可以在准备中采取缓解措施，你猜会发生什么？”？没有什么这就是目标；只是漂亮的灯光，没有基础设施的损失或损坏。到目前为止，一切都很好。"

这一发现于4月25日发表在《天文学杂志》上。