国家空间天气监测预警中心5月11日9时发布地磁暴红色预警：北京时间2024年5月10日23时起发生地磁暴，最大级别达到超大地磁暴（Kp=9）水平。
5月10日晚间，摄影师@Jeff的星空之旅在新疆阿勒泰赶上了20年来最强的极光活动。超大地磁暴产生了绚丽多彩的极光，整个北方的天空都呈现出红色，肉眼清晰可见的看到各种极光柱在不断变化。除了红色外，就连难得一见的绿色极光、紫色极光也都出现了。
视频来源：中国新闻网、摄影师@Jeff
世界各地的网友也都在分享自己看到的极光。
图源：蝌蚪君朋友圈
“Kp=9”“超大地磁暴”都是什么意思？
地磁暴是一种典型的因太阳爆发活动所引起的空间天气过程。当太阳爆发时，可能伴随发生日冕物质抛射（CME）。一次抛射能将数以亿吨计的太阳物质以数百到两千千米每秒的高速抛离太阳表面。
太阳高能粒子流（太阳风）影响地球周边区域/地磁场示意图
当CME对应的高能粒子流进入地球磁场范围后，会使地磁场压缩变形，并将大量带电粒子注入磁层区域，引发磁层环电流急剧变化；而由于变化的电流会产生变化的磁场，这一部分带电粒子流会给地磁场额外附加一部分感应磁场。
这额外附加的部分就形成了地磁扰动，其中扰动达到一定强度的就被称作地磁暴。
通常而言，越正对地球、速度越快的CME，会产生越强烈的地磁暴；而CME也具有不同形态，通常以CME两端夹角衡量，完全成环（360°）者被称作晕状CME，这类通常是正对地球、速度极快的CME事件，往往会引发强地磁暴事件。
地磁暴的强度划分主要依据特定的地磁指数来进行，常用的地磁指数包括Dst指数和Kp指数。
Dst指数，即地磁扰动指数，是衡量空间天气条件的重要指标。它通过测量地球磁场水平分量的变化来反映地磁暴的强度。而Kp指数，即全球磁场指数，则反映了每三小时地球磁场活动的情况。数值越大，对应的地磁活动越强。
根据Dst指数的变化，地磁暴的强度可以分为五个级别：小磁暴、中等磁暴、大磁暴、特大磁暴和超大磁暴。同时，Kp指数也用于划分地磁暴的强度等级。根据Kp指数的变化，可以将地磁活动分为平静、不平静、活动、小、大、强烈等不同等级。
为什么地磁暴总是与极光观测联系在一起？
去年11月30日，中国气象局国家空间天气监测预警中心发布地磁暴预警，11月30日、12月1日、2日三天可能出现地磁暴活动，其中12月1日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴，预计地磁活动将延续到12月2日。
大陆大部分地区所见的极光都呈现比较暗淡的红色，但在偏北的漠河等地还能看到绿色极光。图源：漠河市委宣传部
当时，大陆黑龙江、内蒙古、新疆等地均出现极光活动，甚至北京都有清晰的极光目击和观测记录。绚丽的极光照片刷屏网络，北京极光迅速成为热点。
北京极光 图源：浦石
听到“空间天气”，多数人会感到陌生。这里的空间范围可不是简单的外太空。空间天气其实是发生在太阳表面、行星际直到地球空间环境（磁层、电离层、热层和中高层大气）中，可影响天基和地基技术系统的正常运行和可靠性，危及人类的活动、健康和生命的条件或状态。其中最重要的空间天气源头是太阳活动。
其实极光是地球收到来自太阳的第三份“快递”，太阳风暴爆发时，会对地球发送三份“快递”。
01
第一份“快递”是由耀斑发射的电磁波，与日光到达地球一样，以约3x108m/s的速度在太空中穿行，仅需八分半钟后送至地球。其中的X射线和紫外线会影响地球的电离层，扰乱短波通讯系统和卫星定位服务。
02
第二份“快递”是高能质子相携而来，在几十分钟至十几小时后到达地球，一方面引起电离层D区吸收，阻碍航空通信，同时陡增的高能质子还会直接威胁卫星等人造航天器的在轨运行。
第三份“快递”则是由太阳物质组成的云团，向宇宙四处抛射的日冕物质，其中一部分经过约两三天后才会到达地球。大量日冕物质以高速在宇宙中穿行，配送快递。送达地球后，与地球磁场产生“摩擦”，制造地磁暴，在大气中对空气粒子则进行能量“包装”，从而产生极光。
因此，地磁暴和极光是这些太阳高能粒子流影响的两个结果。通过监测地磁暴事件的强度，可以预测极光的强度。相信看到这里的你能够感觉到，绚丽的极光背后实则是太阳巨大能量的到访。远在一亿五千万千米之外的太阳活动看似与我们无关，实际上它正无时无刻不在影响着我们的生活。
地磁暴对地球会有哪些影响？我们该怎么办？
地磁暴对人类社会和自然环境都会产生一定的影响。
对于人类技术系统而言，它可能导致电力系统中断或设备损坏。同时，地磁暴还会影响地球的电离层，进而导致通信中断、导航失灵等问题。此外，地磁暴还可能造成高层大气密度升高，增大卫星和空间站的飞行阻力，导致其轨道高度下降，缩短在轨寿命。
在气候和生态系统方面，地磁暴也在发挥着他独特的影响力，将来自太阳的能量输入地球大气。例如，地磁暴发生时高层大气会受到焦耳加热和高能粒子沉降的双重影响，进而造成高层大气的温度、密度以及结构变化，并随着大气环流影响全球。
此外，地磁暴会对依靠地磁场进行导航的动物造成影响，比如从数百千米之外飞回家巢的信鸽，在遇到地磁暴时，原本作为参考的地磁倾角变得失准，如同人类导航失准，迷失在路途之中。
为了减轻太阳活动给人类社会带来的影响，大陆空间科学领域的科技工作者在科研与业务多个层面取得了不少成果。
一方面发射风云三号E星、羲和号、夸父一号等空间太阳监测卫星，极大提升了大陆空间太阳监测能力。另一方面，大力发展空间天气数值预报技术，提升预报预警能力。许多成果已在服务大陆航天任务和世界民航组织空间天气服务中起到关键作用。
风云三号E星太阳极紫外波段监测图
图片来源：国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）
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支持单位：北京气象学会、国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）
审核专家：韩大洋 国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）高级工程师、科普专家
责编：董小娴