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2024年5月太阳风暴

2024年5月10日至13日間发生的太阳风暴

2024年5月太阳风暴是2024年5月10日至13日第25太阳周期期间发生的一系列含有极端太阳耀斑，强烈的太阳质子事件和磁暴成分的强劲太阳风暴。这场地磁风暴是自2003年（英语：2003 Halloween solar storms）以来影响地球最强烈的一次，在南北半球的异常低纬度地区产生出极光[1][2]。

2024年5月太阳风暴
该太阳风暴引发的极光
相关太阳活动区
NOAA耀斑区域no.13664
威尔逊山磁性分类法β-γ-δ
最大耀斑（X射线）X8.7
R3 "强烈"无线电通信中断
R-标度 (NOAA/SWPC)
首次出现2024-05-14
最大耀斑等级X8.7
影响向阳面短波通讯受到干扰
S3 "强烈"太阳质子事件
S-标度 (NOAA/SWPC)
最大值时间2024-06-08
峰值p通量(≥ 10 MeV)1028
G5 "极端" 地磁暴
G-标度 (NOAA/SWPC)
首次出现时间2024-05-10
终结时间2024-05-13
峰值Kp-值9
峰值Ap-值271
峰值地磁扰动指数−412 nT
影响全球定位系统信号中断或质量下降，卫星通讯中止
第25太阳周期的一部分

太阳耀斑和日冕物质抛射

 
5月10日在可见光中观察到的太阳的光球层。与 AR3664相关的太阳黑子位于太阳的西边缘。地球和木星的相对大小表示在右下方。
5月8日在极紫外辐射（131 Å）下观测到的日冕。AR3664位于太阳的中心，在此期间产生出多个太阳耀斑

2024年5月8日，一个获美国国家海洋和大气管理局（NOAA）编号为13664（AR3664）的太阳活跃区域产生一个X1.0级和多个M级的太阳耀斑，并向地球进行几次日冕物质抛射[3]。5月9日，活跃区产生出X2.25级和X1.12级太阳耀斑，每个耀斑均与全光晕日冕物质抛射相关[注 1]。5月10日，该区产生出一个X3.98级太阳耀斑，并于协调世界时5月11日凌晨1时23分又产生出另一个X5.4-5.7级太阳耀斑，并伴有另一次不对称的全光晕日冕物质抛射[4][5][6]。该区还引发一场S1级太阳辐射风暴，那场风暴最高达到S2级[注 2][7]。5月14日，当最活跃的区域3664自转超出太阳西缘时，产生出最强的太阳耀斑——X8.7级，导致R3级（强烈）的无线电收到阻塞[注 3][8]。

5月15日，耀斑区域AR3685在太阳的东侧发射出X2.9级太阳耀斑，并在翌日引致地球出现G2级地磁风暴[9]。

磁暴

 
2024年5月10日至14日每三小时的Kp-指针值

由于行星际磁场强度达到73nT（纳特斯拉），地球磁轴的南向量达到-50nT，太阳风密度较高，太阳风速度在5月11日至12日（协调世界时）期间达到每秒750至800公里，被归类为G5级地磁风暴（Kp = 9），使其成为自2003年万圣节太阳风暴（英语：2003 Halloween solar storms）以来最强烈的风暴[10][11]。其余几次日冕物质抛射预计将于5月11日至12日抵达地球[12]。

与其他磁暴的比较

地磁扰动指数（Dst指数）是一项测量太空天气的标准。地磁扰动指数为负值时意味着地磁场正在减弱[13]。在太阳风暴期间尤其如此，地磁扰动指数的负数值越大，表示太阳风暴越强。

2003年万圣节太阳风暴（英语：2003 Halloween solar storms）的最低地磁扰动指数为-383 nT，而2003年11月20日的另一场风暴达到-422 nT，但仍未达到G5级[14][15]。1989年3月磁暴的最低地磁扰动指数为-589 nT[16]，而1921年5月磁暴估计的最低地磁扰动指数为-907±132 nT。1859年卡灵顿事件中的超级风暴其最低地磁扰动指数估计在-800 nT到-1750 nT之间[17]。

2024年5月太阳风暴的最低地磁扰动指数于5月11日达到-412 nT[18]。

极光观测

 
 
 
 
一系列地图显示在不同的Kp-指针值下各大洲普遍可以看见极光的南/北边界

2024年5月8日发生的三次日冕物质抛射于5月10日到达地球，造成严重到极强的地磁风暴，并伴随着明亮且非常持久的极光。

在北美洲，美国各地南至佛罗里达群岛[19][20][21]，以及墨西哥的尤卡坦半岛[22]、巴哈马[23]、牙买加[24]和波多黎各[25]等地都可以看见极光。夏威夷州也看到极光[26]。

透过可见光（左）与近红外线（右）所观测的极光的对比，摄于德国普尔斯尼茨

欧洲各地南至葡萄牙[27]、西班牙[28]和意大利撒丁岛[29]都可以看见极光。非洲阿尔及利亚和加那利群岛也能看见极光[30][31]。

在亚洲，土耳其[32]、塞浦路斯[33]、伊朗[34]、日本[35]、印度北部[36]、大韩民国[37]以及华北地区[24]可以看到极光，包括乌鲁木齐[38]和北京[39]附近的地区。

在澳大利亚，北至昆士兰州的汤斯维尔和麦凯都能看见极光[40][41]，而在南半球的其他地区，新西兰[42]、智利、阿根廷[43]、南非[44]，以及北至的新喀里多尼亚[45]、乌拉圭、巴西南部[46]和纳米比亚都能看见极光[44]。

虽然可以在全球许多地方透过相机看见极光，但在距离两极较远的地方，极光不太明亮，它们通常会显得不饱和、消色差，甚至因为薄暮现象而令肉眼无法看见[47][48]。

自上次G5级磁暴（2003年（英语：2003 Halloween solar storms））以来，相机技术有所改进，即使是标准手机相机也有足够的灵敏度来捕捉极光的颜色[49]。因此，极光的照片在社交媒体上广泛流传，公众在太阳风暴期间感到莫大兴奋[50]。民众能够藉这次大规模记录极光更深入地了解这种现象[49]。

影响

由于风暴增加电离层D层的密度，传播（英语：Radio propagation）受干扰，它为地面广播和双向无线电通信带来负面影响，特别是对高频段，对甚高频和特高频段的影响程度较低[51][52]。

在加拿大，不列颠哥伦比亚水电公司（英语：BC Hydro）和魁北克水电公司表示，他们已为这场风暴做好准备，并在5月10日至11日风暴喷射物袭击地球时对其进行监测。与1989年的前一次太阳风暴导致魁北克省长达九小时的停电不同，当局并没有收到由这次风暴造成停电的报导[53][54]。

在新西兰，新西兰输电公司（英语：Transpower New Zealand）宣布进入电网紧急状态，并停止一些输电线路的服务以预防风暴[55]。

在中国大陆，国家空间天气监测预警中心在北京时间5月11日上午9时发布地磁暴红色预警，预料之后仍会出现高强度的地磁暴。中心表示中国大陆境内的电离层会受干扰，短波通信和导航定位会受到不同程度的影响。另外，高层大气密度显着增加，会导致低轨卫星轨道衰减加剧[56]。

在美国，电信公司AT&T和T-Mobile表示，他们已准备好应对网络中断​​，但由于网络依赖的频率与受干扰影响的高频段不同，因此预计电信服务不太可能受到重大影响[57]。美国国家海洋和大气管理局报告指，电网存在不规则现象，全球定位系统和高频无线电通信性能有所下降[58]，联邦紧急事务管理署和美国能源部均报告指，风暴对当地人口没有重大影响[59]。

约翰迪尔、即时运动定位（英语：Real-time kinematic positioning）、全球定位系统设备的农业用户报告指，在磁暴期间，位置精确度明显下降。由于精准农业（英语：precision agriculture）使用全球定位系统接收器引导拖拉机，部分农业工人被迫完全暂停种植活动[60][61]。

维多利亚大学研究人员发现，地磁风暴触发部署在海面下2.7公里深处的海底观测站中的指南针[62]。

一些在暴风雨期间飞行的无人机出现异常行为，包括难以保持一个稳定的悬停、全球定位系统信号中断，以及在某些情况下突然失控导致坠机[63][64]。无人机在飞行过程中依靠全球定位系统和磁信号来保持位置，而这些信号会受到地磁活动影响。

协调世界时5月13日凌晨0时19分，GOES-16卫星（位于GOES东侧位置，主要运行对地静止气象卫星，提供以美洲为中心的视图）停止传输所有资料。近两小时后GOES-16卫星恢复资料传输[65]。此后不久，该卫星出现第二次资料传输丢失，从凌晨3时19分到凌晨3时30分持续了11分钟[66]。

其他对卫星服务的影响包括星链的低轨道卫星群，由于本次太阳风暴的强度极高，这些卫星的服务质量有所下降，但仍能维持运作[67][68][69]。

图集

在全世界多地，即使是远离磁极的地区都可以看见极光。以下图片库是在5月10日至11日夜间所拍摄的极光。

注释

  1. ^ 一个X1.7级太阳耀斑意味着一个太阳耀斑通过静止环境观测卫星（GOES）在地球附近测量到的X射线峰值通量（波长在100至800皮米之间）达到了1.7×10−4W/m2，而一个M5级太阳耀斑则为5×10−5W/m2。
  2. ^ S1级太阳辐射风暴指带电粒子粒子通量达到了10MeV，S2级太阳辐射风暴指带电粒子通量达到了102MeV。S2事件可能会对卫星的信号传输有一定影响，电离层的影响可能致使高频通讯的短暂丧失且对极地高层飞行的飞机乘客与航天员有略高的电离辐射影响。详见NOAA分类。
  3. ^ R3级可能致使高频无线电通信的广域中断，在地球受阳光照射的一侧失去无线电通讯大约一个小时，亦可致使低频导航信号退化约一小时。一般来说需要一个X1级以上的太阳耀斑。详见NOAA分类。
 
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参见

外部链接

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