太阳一样会发怒，脾气来了地球也要抖三抖

科普中国网 2017-09-08 作者：肖攀峰

　　太阳表面有着各种活动现象，其中一种叫太阳耀斑，是太阳大气局部区域突然变亮的活动现象，这种现象的背后隐藏着强烈的、短暂的能量释放过程。这种能量释放过程与太阳平时正常的热核聚变反应相比，其程度十分猛烈，耀斑是太阳系能量最大的爆发事件，其释放的能量至少相当于投放在日本广岛原子弹的400亿倍。

　　9月6日的X9.3级极大耀斑动图

　　1859年9月1日，两位英国的天文学家（其中一位就是大名鼎鼎的Richard Carrington，他通过测量日面的黑子发现太阳是个气体球，并发现了周期为11年的太阳活动周期）分别用高倍望远镜观察太阳。他们同时在一大群形态复杂的黑子群附近，看到了一大片明亮的闪光发射出耀眼的光芒。这片光掠过黑子群，亮度缓慢减弱，直至消失。这就是太阳上最为强烈的活动现象——耀斑。由于这次耀斑特别强大，在白光中也可以见到，所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是极罕见的，它仅仅在太阳活动高峰时才有可能出现。耀斑一般只存在几分钟，个别耀斑能长达几小时。在耀斑出现时要释放大量的能量。一个特大的耀斑释放的总能量高达1026焦耳，相当于100亿颗百万吨级氢弹爆炸的总能量。

　　和人类生气的程度有大有小一样，按耀斑爆发的能量大小，也可以将其分为若干等级。按照耀斑产生的软X射线（波长范围0.1-0.8纳米）在地球附近的辐射强度，科学家将耀斑分为A、B、C、M、X五个级别，从A至X峰值通量依次增强，在每个级别中又可以细分为10个等级。

　　太阳耀斑的分级

（由A至X，峰值通量依次增大，表中辐射强度的单位是瓦/平方米）

　　一般地球是观测到的弱耀斑是C级，M级是主要大耀斑，而X级则是极大耀斑。9月6日19点53分监测到的太阳X9.3级极大耀斑就是属于释放能量大的一个耀斑事件。

　　打个比方，C级的耀斑只是太阳不高兴了，如同恋人之间耍耍小性子；而X级的耀斑则是太阳很生气，后果很严重，就像人勃然大怒一样。

　　在每个太阳活动高峰期（天文学家研究表明，太阳活动是有规律的，大概每隔11年就会进入一次高峰期，届时会产生大量耀斑事件，太阳会向外抛出很多物质，即日冕物质抛射（CME）），都会产生10个左右X9级以上的极大耀斑。最近的一次太阳活动高峰期（又叫太阳活动峰年，Solar maximum）是2013年，再上一次是2000年-2001年。

　　约11年的太阳活动周期

（现在正处于有观测记录以来的第24个太阳活动周期）

　　大的耀斑事件所抛射的高能粒子与日冕物质通常都会造成一些重大损失，如卫星使用寿命变短、甚至损坏，有时一些超级太阳风暴掠过地球时，会与地球磁场发生磁重联——将地球磁场完全“撕开”，对地磁场造成剧烈的突然扰动，形成地磁暴，几天后才可恢复。

　　太阳风暴对地球磁场的影响

　　虽然超级太阳风暴对运行在近地空间的航天器有重大影响，甚至其电磁脉冲可能会让某一地区的电网瘫痪（例如1859年被称为“卡灵顿事件”的超级太阳风暴使得美国和欧洲的电网电线短路和瘫痪），但对于极光爱好者来说，这就是太阳送的超级福利了，因为太阳风暴中的大量高能带电粒子会与地球磁层发生作用，汇聚到南北极附近，并引发地球高层大气中的各种气体分子或原子的激发、电离到高能态，再从高能态跃迁回低能态，并发出各种波长不同的光，也就是我们所说的五彩斑斓的极光。太阳活动剧烈时，极光也会比平常更加绚烂多姿，赏心悦目。