國家空間天氣監測預警中心5月11日9時釋出地磁暴紅色預警：中原標準時間2024年5月10日23時起發生地磁暴，最大級别達到超大地磁暴（Kp=9）水準。
5月10日晚間，攝影師@Jeff的星空之旅在新疆阿勒泰趕上了20年來最強的極光活動。超大地磁暴産生了絢麗多彩的極光，整個北方的天空都呈現出紅色，肉眼清晰可見的看到各種極光柱在不斷變化。除了紅色外，就連難得一見的綠色極光、紫色極光也都出現了。
視訊來源：中國新聞網、攝影師@Jeff
世界各地的網友也都在分享自己看到的極光。
圖源：蝌蚪君朋友圈
“Kp=9”“超大地磁暴”都是什麼意思？
地磁暴是一種典型的因太陽爆發活動所引起的空間天氣過程。當太陽爆發時，可能伴随發生日冕物質抛射（CME）。一次抛射能将數以億噸計的太陽物質以數百到兩千千米每秒的高速抛離太陽表面。
太陽高能粒子流（太陽風）影響地球周邊區域/地磁場示意圖
當CME對應的高能粒子流進入地球磁場範圍後，會使地磁場壓縮變形，并将大量帶電粒子注入磁層區域，引發磁層環電流急劇變化；而由于變化的電流會産生變化的磁場，這一部分帶電粒子流會給地磁場額外附加一部分感應磁場。
這額外附加的部分就形成了地磁擾動，其中擾動達到一定強度的就被稱作地磁暴。
通常而言，越正對地球、速度越快的CME，會産生越強烈的地磁暴；而CME也具有不同形态，通常以CME兩端夾角衡量，完全成環（360°）者被稱作暈狀CME，這類通常是正對地球、速度極快的CME事件，往往會引發強地磁暴事件。
地磁暴的強度劃分主要依據特定的地磁指數來進行，常用的地磁指數包括Dst指數和Kp指數。
Dst指數，即地磁擾動指數，是衡量空間天氣條件的重要名額。它通過測量地球磁場水準分量的變化來反映地磁暴的強度。而Kp指數，即全球磁場指數，則反映了每三小時地球磁場活動的情況。數值越大，對應的地磁活動越強。
根據Dst指數的變化，地磁暴的強度可以分為五個級别：小磁暴、中等磁暴、大磁暴、特大磁暴和超大磁暴。同時，Kp指數也用于劃分地磁暴的強度等級。根據Kp指數的變化，可以将地磁活動分為平靜、不平靜、活動、小、大、強烈等不同等級。
為什麼地磁暴總是與極光觀測聯系在一起？
去年11月30日，中國氣象局國家空間天氣監測預警中心釋出地磁暴預警，11月30日、12月1日、2日三天可能出現地磁暴活動，其中12月1日可能發生中等以上地磁暴甚至大地磁暴，預計地磁活動将延續到12月2日。
大陸大部分地區所見的極光都呈現比較暗淡的紅色，但在偏北的漠河等地還能看到綠色極光。圖源：漠河市委宣傳部
當時，大陸黑龍江、内蒙古、新疆等地均出現極光活動，甚至北京都有清晰的極光目擊和觀測記錄。絢麗的極光照片刷屏網絡，北京極光迅速成為熱點。
北京極光 圖源：浦石
聽到“空間天氣”，多數人會感到陌生。這裡的空間範圍可不是簡單的外太空。空間天氣其實是發生在太陽表面、行星際直到地球空間環境（磁層、電離層、熱層和中高層大氣）中，可影響天基和地基技術系統的正常運作和可靠性，危及人類的活動、健康和生命的條件或狀态。其中最重要的空間天氣源頭是太陽活動。
其實極光是地球收到來自太陽的第三份“快遞”，太陽風暴爆發時，會對地球發送三份“快遞”。
01
第一份“快遞”是由耀斑發射的電磁波，與日光到達地球一樣，以約3x108m/s的速度在太空中穿行，僅需八分半鐘後送至地球。其中的X射線和紫外線會影響地球的電離層，擾亂短波通訊系統和衛星定位服務。
02
第二份“快遞”是高能質子相攜而來，在幾十分鐘至十幾小時後到達地球，一方面引起電離層D區吸收，阻礙航空通信，同時陡增的高能質子還會直接威脅衛星等人造航天器的在軌運作。
第三份“快遞”則是由太陽物質組成的雲團，向宇宙四處抛射的日冕物質，其中一部分經過約兩三天後才會到達地球。大量日冕物質以高速在宇宙中穿行，配送快遞。送達地球後，與地球磁場産生“摩擦”，制造地磁暴，在大氣中對空氣粒子則進行能量“包裝”，進而産生極光。
是以，地磁暴和極光是這些太陽高能粒子流影響的兩個結果。通過監測地磁暴事件的強度，可以預測極光的強度。相信看到這裡的你能夠感覺到，絢麗的極光背後實則是太陽巨大能量的到訪。遠在一億五千萬千米之外的太陽活動看似與我們無關，實際上它正無時無刻不在影響着我們的生活。
地磁暴對地球會有哪些影響？我們該怎麼辦？
地磁暴對人類社會和自然環境都會産生一定的影響。
對于人類技術系統而言，它可能導緻電力系統中斷或裝置損壞。同時，地磁暴還會影響地球的電離層，進而導緻通信中斷、導航失靈等問題。此外，地磁暴還可能造成高層大氣密度升高，增大衛星和空間站的飛行阻力，導緻其軌道高度下降，縮短在軌壽命。
在氣候和生态系統方面，地磁暴也在發揮着他獨特的影響力，将來自太陽的能量輸入地球大氣。例如，地磁暴發生時高層大氣會受到焦耳加熱和高能粒子沉降的雙重影響，進而造成高層大氣的溫度、密度以及結構變化，并随着大氣環流影響全球。
此外，地磁暴會對依靠地磁場進行導航的動物造成影響，比如從數百千米之外飛回家巢的信鴿，在遇到地磁暴時，原本作為參考的地磁傾角變得失準，如同人類導航失準，迷失在路途之中。
為了減輕太陽活動給人類社會帶來的影響，大陸空間科學領域的科技工作者在科研與業務多個層面取得了不少成果。
一方面發射風雲三号E星、羲和号、誇父一号等空間太陽監測衛星，極大提升了大陸空間太陽監測能力。另一方面，大力發展空間天氣數值預報技術，提升預報預警能力。許多成果已在服務大陸航天任務和世界民航組織空間天氣服務中起到關鍵作用。
風雲三号E星太陽極紫外波段監測圖
圖檔來源：國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）
END
支援機關：北京氣象學會、國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）
稽核專家：韓大洋 國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）進階工程師、科普專家
責編：董小娴