航天器捕捉到太阳正在形成一场巨大的超级风暴

"幸运的是，欧洲空间局于2020年发射的太阳轨道飞行器任务拓宽了我们的视野，"苏黎世联邦理工学院及位于洛迦诺的阿尔多和切莱·达科太阳研究所的太阳物理学家约阿尼斯·康托扬尼斯说道。

与地基观测站不同，太阳轨道飞行器遵循一条每六个月绕太阳一周的宽阔轨道。这条路径使得航天器能够观测到通常从地球无法看到的太阳区域，包括其远侧。

对一个异常活跃太阳区域的罕见观测

在2024年4月至7月期间，太阳轨道飞行器捕获了过去二十年观测到的最强烈的太阳活动区域之一的详细数据。2024年5月，这个被称为NOAA 13664的区域转入地球视野，并立即显现出其存在感。

它随后引发了自2003年以来袭击地球的最强地磁暴。"该区域导致了壮观的北极光现象，甚至在瑞士这样的南方地区也能看到，"苏黎世联邦理工学院教授、达沃斯物理气象观测台台长路易丝·哈拉表示。

结合两个航天器的数据

为了更好地理解极端太阳活动区域如何形成和演化，哈拉和康托扬尼斯组建了一个国际研究团队。科学家们结合了两个不同航天器的观测数据，从而获得了关于NOAA 13664更完整的图像。

太阳轨道飞行器提供了来自太阳远侧的数据，而美国国家航空航天局的太阳动力学观测站则从日地连线位置提供了持续观测，监测着面向地球的太阳一侧。

通过合并这些数据集，研究人员得以在94天内几乎不间断地追踪NOAA 13664。

一项破纪录的太阳观测

"这是有史以来为单个活动区创建的最长连续图像序列：这是太阳物理学的一个里程碑，"康托扬尼斯说。

团队从该区域2024年4月16日首次在太阳远侧出现开始，一直追踪其完整的演化过程，直至2024年7月18日之后的最终衰减。这个延长的时间线使科学家能够捕捉到通常无法看到的变化。

磁场如何驱动太阳风暴

太阳上的活动区主要由强大而复杂的磁场主导。这些区域是在高度磁化的等离子体从太阳内部上升并突破其表面时形成的。当磁场变得缠结不稳定时，它们会以剧烈的方式释放能量。

这类爆发会产生强烈的电磁辐射爆发，称为太阳耀斑。它们还能将巨量等离子体和高能粒子抛射到太空中，形成穿越太阳系的太阳风暴。

对现代技术的现实影响

虽然太阳风暴因产生极光而闻名，但其影响远不止多彩的天空。严重的空间天气会破坏电网、干扰通信系统，并增加飞机机组人员的辐射暴露。卫星也容易受到影响。

最近的一个例子发生在2022年2月，美国太空公司SpaceX的49颗星链卫星中有38颗，因太阳活动加剧而在发射仅两天后损毁。

更贴近生活的影响

"甚至铁路线上的信号也可能受到影响，从红色切换到绿色，或者反过来，"哈拉说。"这确实很可怕。"

NOAA 13664在2024年5月造成了额外的干扰。"现代数字农业尤其受到影响，"这位科学家表示。"来自卫星、无人机和传感器的信号被扰乱，导致农民损失工作日，并造成作物歉收，带来相当大的经济损失。"

"这很好地提醒我们，太阳是唯一能影响我们活动的恒星，"康托扬尼斯补充道。"我们与这颗恒星共存，因此观察它、努力理解它的工作原理以及它如何影响我们的环境，确实非常重要。"

跨越多个自转周期观测一个太阳活动区

研究人员首次能够追踪一个单一的超活跃太阳活动区经历三个完整的太阳自转周期。这使他们得以观察其磁结构如何逐步演化，并随着时间的推移变得越来越复杂。

最终，这些磁场形成了一个紧密交织的结构。这种积累在2024年5月20日太阳远侧爆发的过去二十年来最强大的太阳耀斑中达到了顶峰。

改进空间天气预报

科学家希望这些观测将有助于更好地预测太阳风暴及其对地球的潜在影响。更准确的空间天气预报有助于保护卫星、电力系统和其他敏感技术。

"当我们看到太阳上一个具有极其复杂磁场的区域时，我们可以假设那里存在大量能量，这些能量将不得不以太阳风暴的形式释放出来，"哈拉解释道。

目前，要预测爆发的确切时间和强度仍然很困难。研究人员尚无法确定一个区域会产生一次重大事件还是多次较小事件，也无法精确预测这些爆发何时发生。

"我们还没有达到那个水平。但我们目前正在欧洲空间局开发一个名为'哨兵'的新型空间探测器，它将专门用于增进我们对空间天气的理解，"这位科学家说。该任务计划于2031年发射。