太阳风暴会造成严重破坏。我们需要更好的空间天气预报

自2019年12月以来，太阳一直进入其周期的繁忙部分，当时越来越强烈的能量脉冲可以朝各个方向射出。这些大的带电颗粒朝向地球。没有一个很好的预测这些太阳风暴的方式，我们很容易受到伤害。在我们知道是什么打击我们之前，一个很大的人可以拿出我们的通信系统和电网。

最近的一场近乎失误发生在2012年夏天。一场巨大的太阳风暴以每小时超过900万公里的速度向地球方向施加了辐射的斑点。潜在的使人衰弱的爆发迅速穿越了近1.5亿公里，通往我们的星球，如果它在一周前就会袭击地球。这一事实之后，科学家了解到了这一点，只是因为它袭击了NASA卫星，旨在注意这种太空天气。

自1859年以来，2012年的风暴是最激烈的研究人员。整个欧洲和北美的许多电报系统都失败了，电气化线震惊了一些电报运营商。它被称为卡林顿赛事，以英国天文学家理查德·卡林顿（Richard Carrington）的名字命名，他目睹了天空中的明亮光明片记录了他所看到的。

世界已经超越了电报系统。今天的卡灵顿级影响将淘汰卫星，破坏GP，手机网络和Internet连接。银行系统，航空，火车和交通信号也将受到打击。损坏的电网将需要几个月或更长时间才能维修。

尤其是现在，在一个大流行期间，我们中的许多人都依靠Zoom和其他视频通讯计划来工作和上学时，很难想象这一事件会引起这种活动的广泛动荡。在大流行之前构想的最坏情况下，研究人员估计，美国的经济损失可能达到数万亿美元，根据2017年的评论在风险分析。

为了避免这种破坏，10月，当时的总统唐纳德·特朗普（Donald Trump）签署了一项法案，该法案将支持研究，以提供更好的太空天气预测并评估可能的影响，并在NASA和国家海洋和大气管理局等机构之间进行更好的协调。

“我们对这些太阳风暴的形成方式有所了解，但我们无法很好地预测[它们]。”大气和太空科学家Aarn Arbor大学的大气和太空科学家Aaron Ridley说。就像科学家知道如何绘制龙卷风和飓风的可能道路一样，里德利希望看到预测太空天气的相同能力。

理想的情况是在风暴禁用卫星或登陆之前，在太阳朝着我们的方向发送带电的颗粒之前，也可能会发出警告。通过提前警告，公用事业和政府可以向电网供电，并将卫星置于伤害之外。

里德利（Ridley）是美国合作的一部分，创建了对太阳风暴的模拟，以帮助科学家快速准确地预测风暴将去的地方，它们将会多么强烈，以及它们何时会影响地球上重要的卫星和电力网格。考虑到极端的太阳风暴可能造成的破坏，许多科学家和政府希望尽快进行更好的预测。

潮起潮落

当科学家谈论太空天气时，他们通常指的是两件事：太阳风，恒定的带电颗粒流从太阳流下来，以及冠状质量弹出，充电颗粒的巨大爆发或等离子体，从太阳的外层吹出（SN在线：3/7/19）。其他一些现象，例如称为宇宙射线的高能颗粒，也被视为太空天气，但并没有引起太大关注。

冠状大规模驱逐或CME，是最具威胁性的太阳风暴，并不总是有害的 - 毕竟它们在波兰人附近产生令人眼花aur虫的光环。但是，考虑到风暴关闭关键的军事和商业卫星的风险或损害轨道上的宇航员的健康，科学家和政府关心的是可以理解的。

几个世纪以来，天文学家一直在凝视我们的太阳能伴侣。在17世纪，伽利略是最早间谍黑子的人之一，在太阳表面上稍微凉爽的区域，具有强烈的磁场，通常是更强烈的太阳能活动的前体。后来，他的继任者注意到，黑子经常产生称为太阳耀斑的辐射爆发。太阳的复杂而不断变化的磁场有时还会使跨太阳外层爆发的长血丝或循环。这些太阳喷发可以产生CME。

达特茅斯学院（Dartmouth College）的物理学家玛丽·哈德森（Mary Hudson）说：“在某些地区，太阳的磁场线可能会变得复杂和扭曲。”这些线路可以像橡皮筋一样折断，并将大部分电晕推向星际空间。

19世纪的德国天文学家塞缪尔·海因里希·施瓦贝（Samuel Heinrich Schwabe）意识到这种太阳活动在11年的周期中逐渐消退。发生这种情况是因为太阳的磁场每11年一次完全翻转一次。最新的太阳周期于2019年12月结束，我们从太阳活动的最高活动中脱颖而出（天文学家开始编号19世纪的太阳能循环）。太阳风暴，尤其是危险的CME，现在变得越来越频繁和激烈，应在2024年至2026年之间达到顶峰。

太阳风暴从太阳的复杂磁场发展。太阳在其赤道上的旋转速度比在杆子上旋转的速度更快，并且由于它不是坚固的球体，因此磁场不断旋转并旋转。同时，来自太阳内部的热量升至表面，带电的颗粒带有新的磁场。最激烈的CME通常来自特别活跃的太阳周期中最有活力的时期，但是有很多变化。哈德森指出，1859年的CME起源于相当谦虚的太阳周期。

CME具有多个组件。如果CME朝向地球的轨迹轨迹，则首先要到达的事物（在它离开太阳后仅八分钟）是电磁辐射，它以光速移动。 CME通常会产生冲击波，使质子加速到极快的速度，这些速度在光线后20分钟内到达。这种能量颗粒会损坏高轨道的卫星的电子或太阳能电池。这些颗粒还可能损害地球保护磁场以外的任何宇航员，包括月球上的任何宇航员。但是，国际空间站的船员在地球磁场内部很可能是安全的。

但是，CME的最大威胁 - 它的巨大等离子体云可能是数百万公里的宽度 - 通常需要一到三天的时间才能到达我们的星球，这取决于太阳向我们推动了shot弹枪的颗粒爆炸的速度。地球的磁场是我们对太空天气和空间辐射的首次防御，只能保护我们免受如此多的影响。卫星和基于地面的观察结果表明，CME的带电颗粒与磁场相互作用并扭曲了磁场。里德利说，这些相互作用可以产生两个重要的影响：在上层大气中产生更强烈的电流，并将这些更强的电流从电线杆上转移到拥有更多人和更多基础设施的地方。凭借极大的风暴，正是这些潜在的巨大电流使卫星和电网处于危险之中。

任何依靠长途无线电信号或电信的人都可能没有它们，直到风暴爆炸并修复或更换损坏的卫星为止。由于飞行员失去与空中交通管制员的接触，强大的风暴也会打扰飞行中的飞机。尽管这些是暂时的效果，但通常持续到一天，但对电网的影响可能会更糟。

大量的CME可能突然而出乎意料地驱动千兆的电流，而不是通过地球上的电网电线，压倒性的变压器并使它们融化或爆炸。魁北克省拥有近700万人，由于在一个特别活跃的太阳能周期中，这种CME持续了1989年3月13日持续了9个小时以上的电力停电。 CME也影响了新英格兰和纽约。如果电网操作员知道即将发生的事情，他们可能会降低电网线和互连的功率流，并在需要时设置备用发电机。

预警

但是，计划者需要比今天更多的领域。也许在接下来的十年中，改进的计算机建模和新的太空天气监测功能将使科学家能够更准确地预测太阳风暴及其可能的影响，并且更早。

太空气象学家根据飓风等五级规模将太阳风暴基于对地球磁场的干扰进行分类。但是，与那些热带风暴不同，使用可用卫星的任何精度都不知道太阳风暴的到来。对于地球上酿造的风暴，国家气象局可以访问不断更新的数据。但是太空天气数据太稀疏了，无法非常有用，几乎没有暴风雨来监视和提供数据。

Two US satellites that monitor space weather are NASA's ACE spacecraft, which dates from the 1990s and should continue to collect data for a few more years, and NOAA's DSCOVR, which was designed at a similar time but not launched until 2015. Both orbit about 1.5 million kilometers above Earth — which seems far but is barely upstream of our planet from a solar storm's perspective.这两个卫星只有在其撞击即将到来时才能检测并测量太阳风暴：15至45分钟路程。这比预测更像是“现觉”，而不仅仅是警告造成影响的警告。

伯杰说：“这是太空天气的巨大挑战之一：很久以前就可以预测CME的磁场，以便您可以为即将到来的风暴做准备。”但是，像Soho这样的老化卫星是NASA和欧洲航天局在1995年发射的卫星，加上ACE和DSCOVR监视器，只有一个有限的方向，不包括太阳杆，在观察中留下了很大的差距。

理想情况下，科学家希望能够预测太阳风暴，然后才能吹入太空。这将为电网操作员提供足够的交货时间（超过一天），以保护变压器免受电力冲浪的影响，卫星和宇航员可能会尽可能摆脱伤害。

这需要收集更多数据，尤其是从太阳的外层那里收集更多数据，再加上CME何时会突发出来，以及是否期望它会随着轰动或whimper的速度而到达。为了帮助此类研究，NOAA科学家将在下一个太空天气卫星上装备计划于2025年初推出借助Coronagraph，一种用于研究太阳大气中最外面的乐器，即电晕，同时阻止了大多数太阳的光线，否则它将蒙蔽其视野。

随着ESA的Lagrange任务的启动，仅两年后，第二个重大改进就可以进行。这将是第一个将其航天器之一推向独特地点的太空天气任务：在阳光周围的轨道落后60度。 ESA太空天气办公室负责人Juha-Pekka Luntama说，一旦到位，航天器将能够从太阳面前旋转并指向地球方向前看到太阳的表面。

这样，拉格朗日将能够比其他航天器早于太阳日的活跃，耀斑的区域，从而更快地对新的太阳风暴的速度和方向进行修复，以允许科学家进行更精确的预测。有了这些新卫星，将会有更多的航天器观看来自不同景点的传入太空天气，从而为科学家提供了更多的数据来进行预测。

同时，Berger，Ridley及其同事致力于开发更好的计算机模拟以及对太阳电晕行为以及CME在地球上的影响的模型。里德利（Ridley）和他的团队正在创建一个新的软件平台，该平台使研究人员可以在任何地方快速更新受太空天气影响的高层气氛的模型。里德利（Ridley）的小组还正在建模CME如何摇动我们的行星磁场并将带电的颗粒释放到下面的土地上。

伯杰还与其他研究人员合作建模和模拟地球上层大气层，以更好地预测太阳风暴如何影响其密度。当风暴撞到时，它会压缩磁场，这可以改变地球大气层外层的密度，并影响卫星必须战斗多少才能留在轨道上。

卫星安全

太阳风暴损坏了一些卫星。日本ADEOS-II卫星在2003年的强烈能量爆发中，于2003年停止运作。在1989年的太阳风暴中，太阳能卫星的最大最大任务卫星似乎已被拖入下部轨道，并最终在大气中燃烧。

受太阳风暴影响的卫星也可能有互相坠落或太空碎片的危险。和卫星的巨型构成就像SpaceX被数百人推出（SN：3/28/20，p。 24），还有成千上万的卫星和空间已经存在于拥挤的轨道上的空间，这些风险真实地是在其他事物的道路上飘落的东西。任何空间崩溃肯定都会造成更多的空间垃圾，从而扔掉杂物，这也使航天器处于危险之中。

这些都是Ridley，Berger和同事研究风暴驱动的阻力的强大动力。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的航空航天工程师鲍里斯·克朗（BorisKrämer）说，美国军事轨道卫星和碎屑并预测了它们将来可能在哪里，但是所有这些计算都毫无价值。 “要把卫星放在轨迹上，以免造成碰撞，您必须知道太空天气。”

创建模拟需要时间来估计单个卫星上的阻力。当前模型在强大的超级计算机上运行。但是，如果卫星需要使用其机上计算机即时进行这些计算，那么研究人员需要开发足够准确的模型，以更快，更少的能量运行。

在即将到来的太阳风暴季节中，新数据和新车型可能不会及时在线，但是在2030年代，它们应该适用于26号太阳能周期。也许到那时，科学家将能够发出较早的红色警报，以警告即将来临的风暴，给更多时间移动卫星，支撑变压器并避免最坏的情况。

由于对重要卫星的威胁，包括构成美国GPS网络的31个，包括洛克希德·马丁在内的行业，包括洛克希德·马丁在内的行业的广泛支持和兴趣取得了广泛的联邦政府支持和利益，其目的是提高了广泛的联邦政府支持和利益，包括构成美国GPS网络在内的31个，包括洛克希德·马丁在内的目标。

对太空天气的日益增长的兴趣导致了2020年的法律，被称为促进研究和对太空天气的观察，以改善对明天法案或proswift的预测。国家科学基金会和美国国家航空航天局（NASA Foundation）在伯杰（Berger's）和里德利（Ridley's）等太空天气研究计划背后提供了支持。例如，Ridley，Krämer及其合作者最近获得了310万美元的NSF赠款，以开发新的太空天气模拟和软件等。

我们对太空技术的依赖伴随着脆弱性的增加。一些太空科学家推测我们未能找到外星文明，因为它们的某些文明被他们绕的非常活跃的恒星擦除，这可能会剥夺曾经可持续的世界的大气层，并在表面上暴露于有害的恒星辐射和太空天气中。我们的太阳不如许多具有更频繁和强烈的磁性活动的恒星那么危险，但它有可能对我们的生活方式危险。

“在全球范围内，我们必须认真对待太空天气并做好准备。我们不想有一天醒来，我们所有的基础设施都在下降。” Esa的Luntama说。随着关键的卫星和电网突然破坏，我们甚至无法使用我们的手机来寻求帮助。