太陽大耀斑頻發(fā)背后：一群“隱身”預(yù)報員正守護人類

“大型耀斑，持續(xù)17分鐘，級別X2.2。”026號預(yù)報員心中默念。

4月20日中午12點03分，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心，空間環(huán)境預(yù)報中心。和026號預(yù)報員一樣，029號和037號預(yù)報員也在目不轉(zhuǎn)睛地盯著太陽X射線流量和極紫外成像數(shù)據(jù)。憑著多年的專業(yè)訓(xùn)練，他們從紅紅綠綠的曲線和日面西邊緣的亮斑判斷，這次耀斑的級別非常大。

大耀斑從11點46分出現(xiàn)，直到中午12點03分，屏幕上的曲線才終于緩和，亮斑也黯淡下去。

SDO衛(wèi)星觀測到的X2.2級耀斑 ? 圖片來源：空間環(huán)境預(yù)報中心官網(wǎng)

在太陽耀斑平靜之后三個小時，預(yù)報員們發(fā)出通報：“活動區(qū)AR2992（S30W90）爆發(fā)了1個X級X射線耀斑……預(yù)計未來幾天，AR2993和AR2994仍將比較活躍，可能爆發(fā)M級及以上級別耀斑。”

“一般級別的耀斑是不會發(fā)通報的，只有X級的才會發(fā)。”中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副研究員李志濤告訴《中國科學(xué)報》。

太陽耀斑是發(fā)生在太陽大氣局部區(qū)域的一種最劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。M級和X級的太陽耀斑是空間天氣預(yù)報員們重點關(guān)注的對象。

國際慣例將太陽耀斑分成了五級——A、B、C、M、X。C級以下的都是小耀斑，M級耀斑是中等耀斑，X級耀斑是大耀斑。在監(jiān)測到級別之后，預(yù)報員們還會根據(jù)耀斑X射線峰值流量在字母后面加一個數(shù)字，數(shù)字越大，意味著釋放的能量越高。

“X2.2級太陽耀斑釋放的能量相當(dāng)于幾十億顆巨型氫彈同時爆炸。”李志濤說。

一般來說，如此強烈的太陽耀斑爆發(fā)大多會對地球造成影響。李志濤介紹，強的太陽耀斑爆發(fā)及其伴隨的能量和物質(zhì)噴發(fā)可能會對地球發(fā)起“三輪攻擊”。

第一輪出現(xiàn)在耀斑爆發(fā)的8分鐘后。強烈的電磁輻射會以光速抵達地球空間，直接進入到電離層和高層大氣，使電離層中的電子濃度急劇增大，引發(fā)電離層突然騷擾，可導(dǎo)致短波無線電信號衰落，甚至中斷。

第二輪攻擊大約出現(xiàn)在耀斑爆發(fā)的幾十分鐘后。比炮彈快萬倍以上的高能帶電粒子流，到達地球空間，發(fā)生太陽質(zhì)子事件，可能對空間飛行器帶來危害，也可能威脅執(zhí)行任務(wù)的航天員的生命安全，還可能影響穿越極區(qū)的航空乘客的生命健康。

第三輪攻擊會出現(xiàn)在耀斑爆發(fā)的2到3天后。高速等離子體云，即日冕物質(zhì)拋射，會攜帶磁場到達地球附近，引發(fā)地磁暴，可能損壞衛(wèi)星、電網(wǎng)、輸油管道、通訊導(dǎo)航等設(shè)備。

此次爆發(fā)大耀斑發(fā)生在北京時間12點前后，我國處于向陽側(cè)，8分鐘后急劇增強的電磁輻射干擾了中國區(qū)域無線信號的傳播，但由于耀斑爆發(fā)在日面西邊緣，位置偏，所以伴隨的高能粒子和日冕物質(zhì)拋射，并不朝向地球。“幸運的是，這次人類躲過了后兩輪攻擊。”李志濤說。

空間環(huán)境預(yù)報中心 ? 圖片來源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

最近，太陽不太平靜。去年10月底、今年3月底和4月17日，都發(fā)生了大型耀斑事件。一次又一次的大耀斑說明太陽活動離高峰期越來越近。

“由于正處于太陽活動的上升階段，太陽黑子日益增多。尤其是這幾天，日面上出現(xiàn)了幾個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大黑子群，導(dǎo)致每天都有M級耀斑爆發(fā)，偶爾也產(chǎn)生了X級以上的耀斑，像4月17日是X1.1級，4月20日是X2.2級。”李志濤說。

根據(jù)太陽黑子的監(jiān)測和國內(nèi)外專家的預(yù)測，太陽從2019年12月開始進入了第25個活動周，將持續(xù)11年之久，活動的高峰將出現(xiàn)在2025年前后。

“現(xiàn)在太陽活動整體上還沒有進入高年，耀斑爆發(fā)的頻率也還沒有達到峰值。在2到3年后，太陽爆發(fā)將更加頻繁和強烈。”李志濤說。

在這種情況下，人類引以為豪的導(dǎo)航通訊技術(shù)、航空航天技術(shù)，都將面臨著巨大挑戰(zhàn)，與此同時，對太陽耀斑及其影響的預(yù)報和監(jiān)測也越來越重要。

李志濤介紹，在耀斑發(fā)生前，預(yù)報員要對太陽黑子監(jiān)測圖像、太陽磁場監(jiān)測圖像等進行詳細處理、分析，對日面黑子進行細致研究，判斷未來一段時間爆發(fā)耀斑的概率。

對于已經(jīng)發(fā)生的耀斑，他們則要通過太陽極紫外監(jiān)測圖像、太陽X射線流量、太陽日冕儀圖像、太陽高能粒子流量監(jiān)測等技術(shù)手段，分析之后是否會伴隨強烈的高能粒子噴發(fā)和日冕物質(zhì)拋射，并判斷其可能給地球帶來的影響，比如太陽質(zhì)子事件、地磁暴、電離層暴等。

載人空間站任務(wù)空間環(huán)境保障團隊 ? ?圖片來源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

“預(yù)計未來三天，太陽活動水平以中等為主，產(chǎn)生M級及以上級別耀斑的概率較大。地磁以平靜至微擾為主。發(fā)布日期：2022-04-21 00:30 UTC；預(yù)報員：029/021。”

空間環(huán)境預(yù)報中心的網(wǎng)站，每天都會更新太陽活動等空間環(huán)境預(yù)報，而每個預(yù)報結(jié)尾的“預(yù)報員”處總有一串“神秘”數(shù)字。

“這是兩位預(yù)報員的代號。我就是026號，4月20日大耀斑出現(xiàn)時，值班的029號是陳善強，037號是任廷領(lǐng)。”李志濤笑著說。

如今，空間環(huán)境預(yù)報中心的預(yù)報員代號已經(jīng)排到了041。1992年，為服務(wù)中國載人航天工程，空間環(huán)境預(yù)報中心成立。從001號到041號，中間是一段歷時30年的傳承。

001號預(yù)報員是空間環(huán)境研究預(yù)報專家龔建村。他曾與團隊在1999年成功預(yù)報出我國第一艘載人航天試驗飛船神舟一號發(fā)射期間的流星暴，幫神舟一號躲過了流星雨；他和團隊還為神舟七號預(yù)測了空間地磁環(huán)境，確保了神舟七號小衛(wèi)星伴飛試驗的順利開展。

041號預(yù)報員則是“95后”女孩石育榕。碩士畢業(yè)后，她經(jīng)過了見習(xí)、實習(xí)、考核等諸多環(huán)節(jié)之后，去年剛剛拿到屬于自己的“041”。

石育榕說，對她影響最大的人，是她的導(dǎo)師——009號預(yù)報員劉四清。劉四清曾與團隊在神舟九號載人飛船發(fā)射前觀測到突然爆發(fā)的太陽風(fēng)暴，通過精準的計算，他們給工程決策者吃下了一顆“任務(wù)不變”的定心丸。

從001號到041號，傳下來的不僅是空間天氣預(yù)報的技術(shù)和經(jīng)驗，還有一種只有代號沒有名字的習(xí)慣。

作為空間環(huán)境預(yù)報中心的開創(chuàng)者，中國空間環(huán)境預(yù)報學(xué)科創(chuàng)始人都亨在與年輕人分享心得時說：“你要主動去為航天員服務(wù)，為他著想，心甘情愿地為他去做事，你是一個配角，你是保障安全的。”

這些“隱身”的“配角”們也有著自己的堅持。“雖然很多人不了解我們的工作，但是隨著人類的腳步往更遠更高的深空邁進，我們知道，這項工作很重要。”石育榕說。

空間環(huán)境預(yù)報大家庭，前排為都亨先生和夫人??圖片來源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

（原標題：太陽大耀斑頻發(fā)，一群“隱身人”正在守護人類）

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