太陽風(fēng)暴，簡稱太陽風(fēng)或者地磁暴，顧名思義，它是太陽制造的產(chǎn)物。這是一種從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流，充滿了我們整個太陽系！

根據(jù)一項新的研究，每25年一次的太陽風(fēng)暴足以對地球上的電子設(shè)備造成巨大的破壞。而一些威力較小但仍然危險的風(fēng)暴每三年左右發(fā)生一次，這一結(jié)論來自華威大學(xué)和英國南極調(diào)查局的一組科學(xué)家。這些強(qiáng)大的風(fēng)暴可以破壞電子設(shè)備，包括通信設(shè)備、航空設(shè)備、電網(wǎng)和衛(wèi)星。

目前研究小組確定了兩種強(qiáng)磁暴，其中“超級大風(fēng)暴”是最強(qiáng)的，平均每25年發(fā)生一次。而較弱但仍然危險的“嚴(yán)重超級風(fēng)暴”平均每三年發(fā)生一次。

太陽風(fēng)暴的破壞性

太陽風(fēng)暴是怎么對地球造成破壞的呢？我們知道它們是由太陽將帶電粒子送入太空的擾動引起的。當(dāng)這些粒子撞擊地球的磁層時，就會引起風(fēng)暴。這些粒子可能來自日冕物質(zhì)拋射(CME)、同旋轉(zhuǎn)相互作用區(qū)(CIR)和日冕洞，它們釋放出的高速太陽風(fēng)的速度是普通太陽風(fēng)的兩倍。

最著名的地磁風(fēng)暴是1859年的卡靈頓事件?？`頓事件也是有記錄以來最強(qiáng)的地磁風(fēng)暴。這場風(fēng)暴摧毀了世界各地的一些電報系統(tǒng)，引發(fā)了一些火災(zāi)，甚至驚動了一些電報運營商。1989年，魁北克的一場風(fēng)暴破壞了電力分配系統(tǒng)，并產(chǎn)生了強(qiáng)大的極光，遠(yuǎn)至德克薩斯州南部都能看到。

隨著科技的發(fā)展，我們的世界越來越緊密地聯(lián)系在一起，太陽風(fēng)暴帶來的風(fēng)險也越來越大。不僅是我們的電力分配系統(tǒng)，還有我們的全球通信系統(tǒng)。我們的衛(wèi)星可能是最脆弱的，現(xiàn)代社會已經(jīng)越來越依賴它們。據(jù)計算，像卡靈頓這樣強(qiáng)大的風(fēng)暴，如果發(fā)生在今天，將會造成數(shù)十億，甚至數(shù)萬億美元的損失。

因此科學(xué)家們將研究的重點轉(zhuǎn)移到這些風(fēng)暴上，這篇新研究是基于150年前的磁場數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家希望可以探測到在那段時間里有多少強(qiáng)風(fēng)暴，以及它們發(fā)生的頻率。因為這些超級風(fēng)暴是極其罕見的事件，但預(yù)測它們發(fā)生的幾率是未來預(yù)防的重要部分，這是保護(hù)關(guān)鍵的國家基礎(chǔ)設(shè)施所必需的研究！

研究指出，在過去的150年里，“嚴(yán)重的”磁暴發(fā)生了42次，大約每三年一次。在150次超級風(fēng)暴中，威力更大的一次發(fā)生在6年，也就是大約每25年一次。通常這些風(fēng)暴只持續(xù)幾天，但它們?nèi)匀粫ΜF(xiàn)代科技造成很大的破壞。超級風(fēng)暴會導(dǎo)致電力中斷、衛(wèi)星中斷或損壞、航空中斷，并導(dǎo)致GPS信號和無線電通信暫時中斷。GPS不僅僅是用來導(dǎo)航的，現(xiàn)代銀行系統(tǒng)嚴(yán)重依賴GPS來同步金融交易。

因此這項研究針對此提出了一種處理歷史數(shù)據(jù)的新方法，以便更好地了解超級風(fēng)暴發(fā)生的幾率以及未來我們可能看到的超級風(fēng)暴活動?？`頓事件并不是研究的一部分，因為研究人員觀察的數(shù)據(jù)并沒有那么久遠(yuǎn)。他們的磁場數(shù)據(jù)來自地球的另一端，來自英國和澳大利亞的氣象站。它涵蓋了過去14個太陽周期，可以追溯到太空時代之前。他們的分析表明，像卡靈頓事件這樣強(qiáng)大的超級風(fēng)暴可能比想象中更常見，它們可能隨時發(fā)生，幾乎沒有任何預(yù)警。

研究表明，超級風(fēng)暴發(fā)生的頻率比我們想象的要高，而且它隨時可能發(fā)生，我們只是不知道什么時候，現(xiàn)在我們也無法預(yù)測什么時候。這些風(fēng)暴產(chǎn)生于太陽，但太空天氣可以通過觀察地球表面磁場的變化來監(jiān)測。從1957年太空時代開始，地球上的多個空間站就有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家們知道太陽大約有一個11年的活動周期，在這個周期中太陽的強(qiáng)度是變化的。問題是沒有足夠的數(shù)據(jù)。它只覆蓋了五個太陽周期。

太陽風(fēng)暴的研究

因此要更好地了解強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴及其發(fā)生率，我們需要更大的數(shù)據(jù)集，涵蓋更多的太陽周期。在這項新研究中，研究人員追溯了更久遠(yuǎn)的過去。他們研究了aa地磁指數(shù)，該指數(shù)來自英國和澳大利亞，位于地球的兩端。aa指數(shù)抵消了地球的背景場，回溯到150年前，即14個太陽周期。這是地球表面磁場變化最長、幾乎連續(xù)的記錄。

研究小組使用aa指數(shù)前幾個百分點的年平均值來得出結(jié)論。這就是為什么他們發(fā)現(xiàn)在150年中有42年發(fā)生了“嚴(yán)重的”超級風(fēng)暴，而在150年中有6年發(fā)生了更罕見但更強(qiáng)大的“大的”超級風(fēng)暴的原因。這意味著這些極端風(fēng)暴每25年發(fā)生一次。例如，1989年導(dǎo)致魁北克大停電的風(fēng)暴是一場大風(fēng)暴。

2012年，太陽從異常巨大而強(qiáng)烈的日冕物質(zhì)拋射中釋放出了強(qiáng)大的能量。幸運的是，地球并沒有在它們的噴射路徑上。但數(shù)據(jù)顯示，如果它襲擊了我們，那將在地球上引起一場巨大的災(zāi)難。2012年8月31日，美國東部時間下午4點36分，一直懸浮在太陽大氣中的日冕物質(zhì)長絲噴發(fā)到太空中。日冕物質(zhì)拋射(CME)的速度超過每秒900英里，不過它并沒有直接向地球移動，而是與地球的磁環(huán)境或磁氣圈相連接，導(dǎo)致極光在9月3日晚上出現(xiàn)。

隨著生活的進(jìn)步，人們對太陽和它給我們帶來的太空天氣也越來越在意。隨著我們的經(jīng)濟(jì)和生活方式越來越依賴于衛(wèi)星、通信和電網(wǎng)，政府和機(jī)構(gòu)已經(jīng)把了解和預(yù)測太空天氣作為一項優(yōu)先任務(wù)。

現(xiàn)在有幾個航天器正在研究太陽，包括SOHO(太陽日光層觀測站)、SDO(太陽動力學(xué)觀測站)和帕克太陽探測器。這些航天器增進(jìn)了我們對太陽的了解，增強(qiáng)了我們預(yù)測這些危險風(fēng)暴的能力。