進入2024年以來，太陽活動明顯增強，X級耀斑、太陽質子事件、大地磁暴等強爆發事件頻發，這也是預期中的第25個太陽活動周高峰期到來的信号。特别是5月3日-11日短短9天時間裡，太陽上共爆發了11個X級耀斑和60餘個M級耀斑，爆發強度和頻次曆史罕見。随着太陽爆發産生的日冕物質抛射和高能粒子到達地球，大量的等離子體雲沖擊地球磁層，對地球空間環境産生了明顯的影響。
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。受地磁暴影響，大陸大部分地區電離層将會出現擾動，短波通信和導航定位會受到不同程度的影響；高層大氣密度顯著增加，将導緻低軌衛星軌道衰減加劇。
受此影響，一場極光盛宴如期而至，11日淩晨開始，大陸黑龍江、新疆等地出現了絢麗的極光。
“誇父一号”HXI載荷團隊分别在德國、蒙古上空的航班上拍攝到的極光 （蘇楊 李振同 攝）
而這一切都被誇父一号“看在眼裡”，一切盡在“預料之中”。
在誇父一号衛星上的WST望遠鏡最近9天觀測到的黑子群中，可以看到在太陽的北半球有一個巨大的黑子活動區（編号3663），而在南半球随後出現另一個毫不遜色的黑子活動區（編号3664），這兩個活動區的尺度都有十幾個地球半徑這麼大，且内部布滿了大大小小的複雜黑子。
活動區3663（左）、3664（右）在爆發大耀斑前的視線方向磁場。白色代表正極，黑色代表負極。
在複雜的黑子群背後，隐藏着暴躁的磁場。上圖分别展示了誇父一号上的FMG儀器觀測到的活動區3663、3664的磁場，可以看到它們均展現出極其複雜的結構，其中不乏正極負極互相嵌入、“摩肩接踵”的區域。這種複雜的磁場結構正是孕育大爆發的溫床。
果不其然，這兩個複雜的“巨無霸”活動區在最近9天上演了一連串的“煙花秀”，爆發了一系列最高等級——X級的耀斑。上面展示的是誇父一号上的SDI望遠鏡拍攝的畫面，可以看到兩個活動區内部像放鞭炮一樣不斷産生增亮，這就是耀斑。而具體到每個活動區，它們制造耀斑的“性格”又大不相同。
活動區3663産生的X級耀斑的硬X射線光變曲線與動态能譜（快視圖），由“誇父一号”搭載的HXI儀器觀測。光變曲線越高、能譜顔色越深，代表探測到的該能量的X射線流量越大。
活動區3663明顯更為“内斂”一些，在它制造的耀斑中，大部分都沒有向外抛出日冕物質抛射，而是在活動區内部“消化”磁場的能量，于是産生了級别很高的耀斑。這些耀斑往往具有較強的硬X射線流量，而這都被“誇父一号”的HXI儀器記錄在冊，如上圖所示。後續，科學家可以根據HXI儀器的探測結果，對這些硬X射線的光源圖像進行重建，進而揭開這些高能耀斑的真實面孔。正因為這個活動區“内斂”的性格，它隻對地球施加了太陽爆發的第一波攻擊（即耀斑），而活動區3664，就沒有這麼“仁慈”了。
活動區3664産生的X級耀斑的硬X射線光變曲線與動态能譜（快視圖），由“誇父一号”搭載的HXI儀器觀測。光變曲線越高、能譜顔色越深，代表探測到的該能量的X射線流量越大。圖中中斷的區域是衛星處于地影中，沒接收到來自太陽的信号。
5月8日，緊接着活動區3663的最後一個X級耀斑，活動區3664用一個X1.0級耀斑宣告了自己的接班。與活動區3664的耀斑不同，這個耀斑一出場便伴随着向地球抛出的一記“炮彈”：日冕物質抛射。随後，3664不滿足于自己X1.0的耀斑等級，不斷挑戰着自己的上限，X1.1、X2.3、X4.0……随着一個個大耀斑的爆發，一記記由日冕物質和磁場組成的“炮彈”也相繼向地球襲來。5月11日淩晨開始，它們陸續抵達地球，制造了20年來最強的地磁暴，在對航天器與通訊導航造成嚴峻考驗的同時，也為人們獻上了一場極光盛宴。
活動區3664的表演似乎還沒有結束。在中原標準時間5月11日上午9時許，一個X5.8級的耀斑從該活動區爆發，重新整理了該活動區的耀斑強度記錄。這一爆發産生了新一波的日冕物質抛射，可能會對地球造成持續的地磁暴影響。這說明這一活動區仍處在高度活躍之中。“誇父一号”将聯手人類的其它“觀日利器”，對其進行持續不斷的監測。
“誇父一号”HXI信号對比：5月9日（左）還算正常，而5月11号（右）已混合了新爆發的X級耀斑輻射、增強的輻射帶粒子、來自太陽的高能質子、來自地磁暴的高能粒子和極光等。
作者簡介
滕偉霖
中國科學院紫金山天文台太陽活動的多波段觀測研究組博士研究所學生。研究方向：太陽爆發及其空間天氣效應。
稽核：蘇楊
輪值主編：王英
編輯：王科超
轉載内容僅代表作者觀點
不代表中科院實體所立場
如需轉載請聯系原公衆号
來源：中國科學院紫金山天文台
編輯：尼洛