太陽爆發後,極光或將點亮新年前夜的天空

在以天象奇觀為標誌的2024年,是否還會有更多的極光來為這一年畫上句號?

Northern lights over Lindisfarne Castle.

2024年10月10日,在英格蘭林迪斯法恩城堡上空看到的北極光。

Owen Humphreys/PA Images via Getty Images

太陽正以一聲巨響,或者更確切地說,是幾聲巨響來告別2024年。我們的恆星在12月29日產生了三次強烈的耀斑。此外,它向太空噴射出的兩個物質氣泡可能在地球人迎接新年之際,將地球的天空描繪成北極光

太陽耀斑根據其X射線波長中的峰值亮度進行分類,其中X級耀斑是最猛烈的閃光。美國國家航空航天局(NASA)的一份宣告稱,我們恆星12月29日的活動包括三次此類耀斑,分別發生在東部標準時間凌晨2:18、晚上11:14和晚上11:31。這些爆發代表著持續的動盪,科學家們已將此動盪確定為太陽當前活動週期的最大值,這也在5月和10月產生了令人驚歎的極光,甚至遠至佛羅里達州南部

太陽的11年活動週期由攪動我們恆星表面的磁場決定。“我們的太陽是一個巨大的磁鐵,因此太陽上發生的大多數事情都受磁力引導,”科羅拉多大學博爾德分校和國家太陽天文臺的太陽物理學家瑪麗亞·卡扎琴科說。


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科學家透過計算其表面上的黑子來測量太陽的活動。每個黑子都是一個較小磁場的所在地——儘管黑子本身通常有地球那麼大。黑子磁場配置的突然變化,稱為磁重聯,可以釋放出巨大的能量,從而導致太陽耀斑。但是科學家仍在試圖瞭解是什麼事件會觸發磁重聯。

“這些耀斑的主要問題是我們無法真正將溫度計或磁力計插入太陽耀斑內部,”卡扎琴科說。“因此,很難了解正在發生什麼。”

一個黑子中的磁重聯可能會引發另一個黑子中的現象——即使相距很遠——科學家稱之為同情爆發。“我們經常看到耀斑成群發生,”卡扎琴科說。週日晚上發生的兩次耀斑就代表了這樣一個群體:它們涉及太陽赤道兩側的黑子,這些黑子在不到20分鐘的時間內爆發。

但是耀斑僅僅是輻射爆發。通常,要發生極光,太陽必須釋放出科學家稱為日冕物質拋射(CME)的等離子體氣泡,這種現象發生在某些但並非所有耀斑之後。是否發生CME取決於磁性的具體細節。在某些耀斑期間,磁場將物質捕獲在太陽內部。在另一些耀斑期間,它們允許大量的等離子體從翻滾的恆星中逸出。卡扎琴科說,物質越多,出現更壯觀極光的可能性就越大。

就週日的活動而言,所有三個主要的耀斑都產生了CME。它們是否會產生極光尚不清楚。但是,美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的空間天氣預報中心已釋出了12月31日和1月1日事件的地磁暴觀察預警,該預警稱,這可能會導致在美國北部和中西部低地地區都能看到極光。

預報中的不確定性來自幾個因素。只有兩個CME有可能撞擊地球,而這些CME仍可能導致擦邊而過,這使得對其次要影響的預測變得複雜。此外,卡扎琴科說,為了形成極光,等離子體氣泡的磁場必須與地球自身的磁場方向相反。否則,等離子體只會流過,幾乎不會擾動我們的星球。

最近的活動並沒有讓一直密切監測太陽活動週期進展的科學家感到驚訝。在10月份的新聞釋出會上,專家宣佈太陽已正式進入該週期的最大值時期,並將持續到2025年的大部分時間。

“我們可以預期最大值階段會持續較長時間,大約三到四年,”西南研究所的太陽科學家麗莎·厄普頓在釋出會上說。“目前,我們正處於最大值時期的第二年左右,因此我們預計在真正進入下降階段之前,還有大約一年的最大值階段。”

在太陽活動最大值期的剩餘時間和之後,科學家預計會有更多的活動和對地球的更多影響。“我們預計還會出現更多的太陽和地磁暴,從而為在未來幾個月內發現極光提供機會,”美國宇航局科學家凱利·科雷克在同一次新聞釋出會上說。

儘管太陽爆發可能會損害軌道上的衛星和宇航員,甚至地球上的電網,但科學家們很高興看到2024年的活動以及這個太陽活動週期的活動,這與大型新型太陽望遠鏡兩艘獨立的航天器的到來相吻合,所有這些都是為了揭示太陽如何運作的奧秘。

“今年真是太棒了,”卡扎琴科說。“我們現在正經歷這個太陽活動最大值期,現在我們擁有一整套全新的儀器,以全新的方式觀測太陽。我們現在正生活在太陽多信使天文學的黃金時代。”

梅根·巴特爾斯 是一位駐紐約市的科學記者。她於2023年加入大眾科學,現在是那裡的高階新聞記者。此前,她在Space.com擔任作家和編輯超過四年,並在Newsweek擔任科學記者近一年,在那裡她專注於太空和地球科學。她的作品也曾發表在Audubon、Nautilus、AstronomySmithsonian 等出版物上。她畢業於喬治城大學,並在紐約大學的科學、健康與環境報道專案獲得了新聞學碩士學位。

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