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面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

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大耀斑頻發背后:守護人類的“隱身人”

2022-04-25 中國科學報 倪思潔
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語音播報

SDO衛星觀測到的X2.2級耀斑 圖片來源:空間環境預報中心官網

空間環境預報中心 圖片來源:中科院國家空間科學中心

  “大型耀斑,持續17分鐘,級別X2.2?!?26號預報員心中默念。

  4月20日中午12點03分,中科院國家空間科學中心的空間環境預報中心。和026號預報員一樣,029號和037號預報員也在目不轉睛地盯著太陽X射線流量和極紫外成像數據。憑著多年的專業訓練經驗,他們從紅紅綠綠的曲線和日面西邊緣的亮斑判斷,這次耀斑的級別非常大。

  大耀斑從11點46分出現,直到中午12點03分,屏幕上的曲線才終于緩和,亮斑也黯淡下去。

  相當于幾十億顆巨型氫彈同時爆炸

  在太陽耀斑平靜之后3個小時,預報員們發出通報:“活動區AR2992(S30W90)爆發了1個X級X射線耀斑……預計未來幾天,AR2993和AR2994仍將比較活躍,可能爆發M級及以上級別耀斑?!?/p>

  “一般級別的耀斑是不會發通報的,只有X級的才會發?!敝锌圃簢铱臻g科學中心副研究員李志濤告訴《中國科學報》。

  太陽耀斑是發生在太陽大氣局部區域的一種最劇烈爆發現象。M級和X級的太陽耀斑是空間天氣預報員們重點關注的對象。

  國際慣例將太陽耀斑分成了五級——A、B、C、M、X。C級以下的都是小耀斑,M級耀斑是中等耀斑,X級耀斑是大耀斑。在監測到級別之后,預報員們還會根據耀斑X射線峰值流量在字母后面加一個數字,數字越大,意味著釋放的能量越高。

  “X2.2級太陽耀斑釋放的能量相當于幾十億顆巨型氫彈同時爆炸?!崩钪緷f。

  一般來說,如此強烈的太陽耀斑爆發大多會對地球造成影響。李志濤介紹,強的太陽耀斑爆發及其伴隨的能量和物質噴發可能會對地球發起“三輪攻擊”。

  第一輪出現在耀斑爆發的8分鐘后。強烈的電磁輻射會以光速抵達地球空間,直接進入到電離層和高層大氣,使電離層中的電子濃度急劇增大,引發電離層突然騷擾,可導致短波無線電信號衰落,甚至中斷。

  第二輪攻擊大約出現在耀斑爆發的幾十分鐘后。比炮彈快萬倍以上的高能帶電粒子流到達地球空間,發生太陽質子事件,可能給空間飛行器帶來危害,也可能威脅執行任務的航天員的生命安全,還可能影響穿越極區的航空乘客的生命健康。

  第三輪攻擊會出現在耀斑爆發的2到3天后。高速等離子體云,即日冕物質拋射會攜帶磁場到達地球附近,引發地磁暴,可能損壞衛星、電網、輸油管道、通信導航等設備。

  此次大耀斑爆發發生在北京時間12點前后,我國處于向陽側,8分鐘后急劇增強的電磁輻射干擾了中國區域無線信號的傳播,但由于耀斑爆發在日面西邊緣,位置偏,所以伴隨的高能粒子和日冕物質拋射,并不朝向地球?!靶疫\的是,這次人類躲過了后兩輪攻擊?!崩钪緷f。

  太陽活動高峰將在未來兩三年到來

  最近,太陽不太平靜。去年10月底、今年3月底和4月17日,都發生了大型耀斑事件。一次又一次的大耀斑說明太陽活動離高峰期越來越近。

  “由于正處于太陽活動的上升階段,太陽黑子日益增多。尤其是這幾天,日面上出現了幾個結構復雜的大黑子群,導致每天都有M級耀斑爆發,偶爾也產生X級以上的耀斑,像4月17日是X1.1級,4月20日是X2.2級?!崩钪緷f。

  根據對太陽黑子的監測和國內外專家的預測,太陽從2019年12月開始進入了第25個活動周,將持續11年之久,活動的高峰將出現在2025年前后。

  “現在太陽活動整體上還沒有進入高年,耀斑爆發的頻率也還沒有達到峰值。在2到3年后,太陽爆發將更加頻繁和強烈?!崩钪緷f。

  在這種情況下,人類引以為豪的導航通信技術、航空航天技術,都將面臨巨大挑戰,與此同時,對太陽耀斑及其影響的預報和監測也越來越重要。

  李志濤介紹,在耀斑發生前,預報員要對太陽黑子監測圖像、太陽磁場監測圖像等進行詳細處理、分析,對日面黑子進行細致研究,判斷未來一段時間爆發耀斑的概率。

  對于已經發生的耀斑,他們則要通過太陽極紫外監測圖像、太陽X射線流量、太陽日冕儀圖像、太陽高能粒子流量監測等技術手段,分析之后是否會伴隨強烈的高能粒子噴發和日冕物質拋射,并判斷其可能給地球帶來的影響,比如太陽質子事件、地磁暴、電離層暴等。

  從001到041,陽光下的“隱身人”

  “預計未來三天,太陽活動水平以中等為主,產生M級及以上級別耀斑的概率較大。地磁以平靜至微擾為主。發布日期:2022-04-21 00:30 UTC;預報員:029/021?!?/p>

  空間環境預報中心網站,每天都會更新太陽活動等空間環境預報,而每個預報結尾的“預報員”處總有一串“神秘”數字。

  “這是兩位預報員的代號。我就是026號,4月20日大耀斑出現時,值班的029號是陳善強,037號是任廷領?!崩钪緷χf。

  如今,空間環境預報中心的預報員代號已經排到了041。1992年,為服務中國載人航天工程,空間環境預報中心成立。從001號到041號,中間是一段歷時30年的傳承。

  001號預報員是空間環境研究預報專家龔建村。他曾與團隊在1999年成功預報出我國第一艘載人航天試驗飛船神舟一號發射期間的流星暴,幫神舟一號躲過了流星雨;他和團隊還為神舟七號預測了空間地磁環境,確保了神舟七號小衛星伴飛試驗的順利開展。

  041號預報員則是“95后”女孩石育榕。碩士畢業后,她經過了見習、實習、考核等諸多環節之后,去年剛剛拿到屬于自己的“041”。

  石育榕說,對她影響最大的人,是她的導師——009號預報員劉四清。劉四清曾與團隊在神舟九號載人飛船發射前觀測到突然爆發的太陽風暴,通過精準的計算,他們給工程決策者吃下了一顆“任務不變”的定心丸。

  從001號到041號,傳下來的不僅是空間天氣預報的技術和經驗,還有一種只有代號沒有名字的習慣。

  作為空間環境預報中心的開創者,中國空間環境預報學科創始人都亨在與年輕人分享心得時說:“你要主動去為航天員服務,為他著想,心甘情愿地為他去做事。你是一個配角,你是保障安全的?!?/p>

  這些“隱身”的“配角”們也有著自己的堅持?!半m然很多人不了解我們的工作,但是隨著人類的腳步往更遠更高的深空邁進,我們知道,這項工作很重要?!笔耪f。

 ?。ㄔd于《中國科學報》 2022-04-25 第1版 要聞)
打印 責任編輯:閻芳
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