进入2024年以来，太阳活动明显增强，X级耀斑、太阳质子事件、大地磁暴等强爆发事件频发，这也是预期中的第25个太阳活动周高峰期到来的信号。特别是5月3日-11日短短9天时间里，太阳上共爆发了11个X级耀斑和60余个M级耀斑，爆发强度和频次历史罕见。随着太阳爆发产生的日冕物质抛射和高能粒子到达地球，大量的等离子体云冲击地球磁层，对地球空间环境产生了明显的影响。
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。受地磁暴影响，大陆大部分地区电离层将会出现扰动，短波通信和导航定位会受到不同程度的影响；高层大气密度显著增加，将导致低轨卫星轨道衰减加剧。
受此影响，一场极光盛宴如期而至，11日凌晨开始，大陆黑龙江、新疆等地出现了绚丽的极光。
“夸父一号”HXI载荷团队分别在德国、蒙古上空的航班上拍摄到的极光 （苏杨 李振同 摄）
而这一切都被夸父一号“看在眼里”，一切尽在“预料之中”。
在夸父一号卫星上的WST望远镜最近9天观测到的黑子群中，可以看到在太阳的北半球有一个巨大的黑子活动区（编号3663），而在南半球随后出现另一个毫不逊色的黑子活动区（编号3664），这两个活动区的尺度都有十几个地球半径这么大，且内部布满了大大小小的复杂黑子。
活动区3663（左）、3664（右）在爆发大耀斑前的视线方向磁场。白色代表正极，黑色代表负极。
在复杂的黑子群背后，隐藏着暴躁的磁场。上图分别展示了夸父一号上的FMG仪器观测到的活动区3663、3664的磁场，可以看到它们均展现出极其复杂的结构，其中不乏正极负极互相嵌入、“摩肩接踵”的区域。这种复杂的磁场结构正是孕育大爆发的温床。
果不其然，这两个复杂的“巨无霸”活动区在最近9天上演了一连串的“烟花秀”，爆发了一系列最高等级——X级的耀斑。上面展示的是夸父一号上的SDI望远镜拍摄的画面，可以看到两个活动区内部像放鞭炮一样不断产生增亮，这就是耀斑。而具体到每个活动区，它们制造耀斑的“性格”又大不相同。
活动区3663产生的X级耀斑的硬X射线光变曲线与动态能谱（快视图），由“夸父一号”搭载的HXI仪器观测。光变曲线越高、能谱颜色越深，代表探测到的该能量的X射线流量越大。
活动区3663明显更为“内敛”一些，在它制造的耀斑中，大部分都没有向外抛出日冕物质抛射，而是在活动区内部“消化”磁场的能量，于是产生了级别很高的耀斑。这些耀斑往往具有较强的硬X射线流量，而这都被“夸父一号”的HXI仪器记录在册，如上图所示。后续，科学家可以根据HXI仪器的探测结果，对这些硬X射线的光源图像进行重建，从而揭开这些高能耀斑的真实面孔。正因为这个活动区“内敛”的性格，它只对地球施加了太阳爆发的第一波攻击（即耀斑），而活动区3664，就没有这么“仁慈”了。
活动区3664产生的X级耀斑的硬X射线光变曲线与动态能谱（快视图），由“夸父一号”搭载的HXI仪器观测。光变曲线越高、能谱颜色越深，代表探测到的该能量的X射线流量越大。图中中断的区域是卫星处于地影中，没接收到来自太阳的信号。
5月8日，紧接着活动区3663的最后一个X级耀斑，活动区3664用一个X1.0级耀斑宣告了自己的接班。与活动区3664的耀斑不同，这个耀斑一出场便伴随着向地球抛出的一记“炮弹”：日冕物质抛射。随后，3664不满足于自己X1.0的耀斑等级，不断挑战着自己的上限，X1.1、X2.3、X4.0……随着一个个大耀斑的爆发，一记记由日冕物质和磁场组成的“炮弹”也相继向地球袭来。5月11日凌晨开始，它们陆续抵达地球，制造了20年来最强的地磁暴，在对航天器与通讯导航造成严峻考验的同时，也为人们献上了一场极光盛宴。
活动区3664的表演似乎还没有结束。在北京时间5月11日上午9时许，一个X5.8级的耀斑从该活动区爆发，刷新了该活动区的耀斑强度记录。这一爆发产生了新一波的日冕物质抛射，可能会对地球造成持续的地磁暴影响。这说明这一活动区仍处在高度活跃之中。“夸父一号”将联手人类的其它“观日利器”，对其进行持续不断的监测。
“夸父一号”HXI信号对比：5月9日（左）还算正常，而5月11号（右）已混合了新爆发的X级耀斑辐射、增强的辐射带粒子、来自太阳的高能质子、来自地磁暴的高能粒子和极光等。
作者简介
滕伟霖
中国科学院紫金山天文台太阳活动的多波段观测研究组博士研究生。研究方向：太阳爆发及其空间天气效应。
审核：苏杨
轮值主编：王英
编辑：王科超
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
如需转载请联系原公众号
来源：中国科学院紫金山天文台
编辑：尼洛