日历狗
万年历

磁暴

2022/9/13 21:49:59
万年历日历:磁暴知识
磁暴知识
磁暴是什么太阳活动引起的

发生磁暴的时候,它会影响卫星姿态的变化,导致通信卫星无法正常通信,甚至有时可能会中断通信。那么,大家清楚磁暴是什么太阳活动引起的?磁暴是由哪种太阳活动造成的?有不知道的小伙伴赶快跟着小编来学习一下吧,希望大家阅读愉快。

磁暴是什么太阳活动引起的

磁暴是太阳黑子爆发活动引起的,磁暴现象是指当太阳表面活动旺盛,特别是在太阳黑子极大期时,太阳表面的闪焰爆发次数也会增加,闪焰爆发时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。其中的带电粒子(质子、电子)形成的电流冲击地球磁场,引发地磁扰动现象称为磁暴。

19世纪30年代,在德国科学家高斯和韦伯建立地磁台站之初,他们就发现地磁场经常有微小的起伏变化,但当时他们并没有认识到这是由太阳引起的。之后,1859年9月1日,英国人卡林顿在观察太阳黑子时,首先观测到了太阳耀斑。第二天,地磁台站记录到1600纳特斯拉的强烈地磁扰动。这个偶然的发现和巧合,使他认识到地磁扰动居然与太阳爆发活动有关。

磁暴的成因

高速等离子体云从太阳日冕抛射出来,相对背景太阳风速度更高,携带着日冕磁场冲击地球磁层,使磁层压缩变形。并且它通常携带南北方向转动的磁场,当磁场转为南向和地磁场相互作用时,太阳风会将巨大的能量倾泄到磁尾的大尺度空间中,使磁尾等离子体片中大量的带电粒子注入到环电流中,使环电流强度发生变化,而变化的电流会产生变化的磁场,从而引起全球范围剧烈的地磁扰动——地磁暴。

能够产生高速太阳风并引发强的行星际磁场南向分量的源有两类,一类是太阳日冕物质抛射(CME),另一类是太阳冕洞。

航天器为何惧怕地磁暴?

当发生太阳耀斑和日冕物质抛射等剧烈的太阳爆发事件时,强大的太阳风冲击和压缩地球磁层,大量带电粒子沿磁力线沉降、轰击高层大气,产生极光并使极光带膨胀。同时,带电粒子的冲击引起地球电离层中等离子体的对流,通过碰撞驱动中性风的产生;在太阳风携带的磁场与地球磁场发生重联时,大量能量和带电粒子快速注入地球磁尾空间,对地球周围环电流的强度产生剧烈扰动,而快速变化的电场又与磁场相伴相生,导致全球范围内的地磁场发生剧烈扰动,从而形成地磁暴。

在地磁暴期间,受到高能粒子沉降和焦耳加热(电流通过电阻产生热效应)的作用,地球大气层可能受热膨胀,引起高层大气的密度增加,最终导致在近地轨道上运行的卫星受到的大气阻力明显加强。

根据美国国家大气海洋局空间天气预报中心的数据,就在SpaceX的40颗星链卫星坠毁前几天(1月30日)刚好发生了一次太阳爆发活动,产生的太阳风粒子流于3天后(2月2日)到达地球附近。因此有理由推测,正是它们引起的地磁暴导致了2月4日卫星的快速衰减和最终坠毁。

在世界航天史上,因为地磁暴引起大气阻力增加、导致航天器轨道下降的案例不胜枚举。例如,1973年美国发射的空间站“天空实验室”原计划运行到1983年左右(设计寿命10年),但因为当时对太阳活动的监测能力有限、没有及时采取维持轨道高度的措施,导致仅仅6年后该空间站就因大气阻力增加而提前陨落。

再如,2000年7月的“巴士底日事件”中,因为太阳风暴引起大气密度增加,国际空间站的运行轨道下降了15千米,日本“宇宙学和天体物理先进卫星”也出现轨道下降和定位故障,2个月后卫星丢失。

2003年发生的“万圣节太阳风暴”不仅使欧美日的多颗卫星发生不同程度损坏,还使我国的“神舟五号”飞船留轨舱运行高度明显降低,不得不采取措施提升飞船轨道以避免提前坠毁。