新的研究證實了來自太空的粒子是如何被送入地球大氣層以產生極光的，從而填補了這一令人驚嘆的自然現像是如何產生的缺失部分。 Terry Zaperach/NASA，CC BY-SA
第 25 個太陽週期正以時尚的方式拉開帷幕。 我們的太陽有一個活動週期，隨著它變得更加活躍，將會有更多的北極光（和南極光）出現。 這就是今年冬天正在發生的事情。
除了發射陽光外，我們的太陽還有一個由帶電粒子和磁場組成的膨脹大氣層。 這種高速的太陽風吹過地球，但地球有自己的磁場（想像一個大條形磁鐵，其磁極與地理南北大致對齊），這可以使太陽風偏轉。 這種磁屏障在“條形磁鐵”的兩極最弱，因此我們傾向於在高緯度地區看到極光。 太空天氣風暴越大，帶電粒子越能穿透地球磁場，因此在強烈事件中，北極光 在低緯度地區可以看到.
在 2022 年，我們看到了一些壯觀的極光展示，天空中的自然光展示在比英國平常更多的地方。 這 英國氣象局 正在追踪 29 月 1 日離開太陽並於 XNUMX 月 XNUMX 日夜間抵達地球的日冕物質拋射（高能帶電粒子和磁場的突然釋放），因此我們可能會在 XNUMX 月初在蘇格蘭北部看到一些漂亮的極光顯示。
今年冬天在英格蘭北部也發現了北極光，這是太陽活動增加的一個明顯跡象。
為什麼現在會發生這種情況？
太陽耀斑從太陽表面噴發，隨著太陽耀斑向外擴展 冠狀物質拋射 每 在帶電粒子和磁場中攜帶能量. 如果日冕物質拋射與地球相撞，它會與地球磁場相互作用，從而引發地磁風暴。
地球有一個大致偶極的磁場，尾巴被太陽風拉長，兩極靠近地理上的南北兩極，帶電粒子正是在這些高緯度地區到達地球大氣層更容易。
帶電粒子撞擊上層大氣（電離層），使其發光，創造出美麗的畫面， 北極光或北極光. 這些不僅僅是漂亮的展示，這些極端的太空天氣事件可以影響廣泛的系統，從電源、航空、衛星和無線電通信。
太空天氣
這些可能會在任何電網中感應出不需要的電流，從而造成損壞，在極端情況下還會斷電。 電離層也受到干擾，影響通信，並在更遠的太空中，帶電粒子環境變得更加活躍，並可能損壞衛星。
太陽有一個活動週期，在活躍年份，太陽耀斑和日冕物質拋射頻繁，而在安靜年份，則很少發生。 太陽週期的平均長度約為 11 年，但實際上在持續時間和活動水平上都有所不同。 通過計算太陽黑子（太陽表面上與可能發生的太陽耀斑相關的暗斑）來跟踪太陽活動的水平是可能的。 過去幾年是活動量低的時期，在 2019 年底觀察到太陽極小期（太陽黑子數量的最小值）。
太陽鐘。 Chapman 等人，地球物理研究快報 (2020), 作者提供
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我們現在正處於新的太陽活動週期的上升階段，因為每天看到的太陽黑子數量正在穩步增加。 我們還可以看到太陽耀斑活動的增加. 太陽耀斑分為三類，根據它們的 X 射線發射量來衡量： X級照明彈 很大； 它們是可以觸發的重大事件 大陸範圍的無線電中斷和全市停電. M 級照明彈是中型的； 它們會導致短暫的無線電中斷，影響地球的極地地區。 C 級耀斑很小，在地球上幾乎沒有明顯的後果。
9 月 12 日，M 級太陽耀斑爆發，並在 XNUMX 月 XNUMX 日撞擊地球，引發了中度地磁風暴。 在 十一月3和4，我們看到了自 2017 年 XNUMX 月以來襲擊地球的最強烈的地磁風暴。
由於每個太陽週期的持續時間和活動水平都是獨一無二的，因此很難預測新太陽週期下一階段的活躍程度。 最近的研究將這種不規則的周期及時映射到 一個統一的太陽週期時鐘，如上圖所示。
我們可以從太陽鐘讀回，看看我們在太陽週期中的位置（或時間），以及幫助遊客 計劃 他們的北歐假期可以看到北極光，這張圖還可以幫助需要在安靜的太空天氣期間安排關鍵維護的電網運營商。
關於作者
桑德拉·C·查普曼, 聚變、空間和天體物理中心主任, 華威大學
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