極光非常罕見，但近日，黑龍江漠河和新疆阿勒泰的居民相繼欣賞到這一美景。5月10日晚至11日凌晨，在地球磁場和大氣的共同作用下，一場極光盛宴降臨這兩個城市。

  極光，是地磁暴引發(fā)的一種特殊天文現(xiàn)象，其誘因之一——日冕物質(zhì)拋射，往往伴隨著太陽耀斑。

  5月13日，科技日報記者從中國科學(xué)院紫金山天文臺（以下簡稱“紫金山天文臺”）獲悉，5月3日至11日中午，太陽共爆發(fā)了11個X級耀斑和60余個M級耀斑。太陽的“暴脾氣”為什么“愈演愈烈”，“夸父一號”從太空視角將其盡收眼底。

  最強(qiáng)等級地磁暴連續(xù)爆發(fā)

  國家空間科學(xué)中心12日發(fā)布，11日2時至8時，地磁發(fā)生強(qiáng)烈擾動，Kp指數(shù)連續(xù)6小時達(dá)到最強(qiáng)地磁暴等級（Kp=9），為2004年11月以來最強(qiáng)地磁暴。此次地磁暴事件是由8—9日爆發(fā)的多個全暈日冕物質(zhì)拋射到達(dá)地球共同引起的。

  就在兩天前，該中心也曾發(fā)布大地磁暴預(yù)警，并提及在高緯度地區(qū)，美麗的極光現(xiàn)象也將會再次出現(xiàn)。

  “Kp指數(shù)是地磁短期波動的指數(shù)，波動從小到大標(biāo)記為0—9級，9是最高級別。”“夸父一號”衛(wèi)星首席科學(xué)家、紫金山天文臺研究員甘為群告訴記者。

  地磁暴為何會引發(fā)極光？紫金山天文臺太陽活動多波段觀測研究組博士研究生滕偉霖向記者介紹，太陽耀斑爆發(fā)時，有時會伴生日冕物質(zhì)拋射。當(dāng)拋射的等離子體撞到地球磁層后，其攜帶的南向磁場與地球磁場重聯(lián)，將能量注入磁層，便引發(fā)地磁暴。地磁暴發(fā)生時，太空中的高能粒子和等離子體注入到地球內(nèi)磁層，內(nèi)磁層的高能粒子被散射，沿磁力線墜入地球大氣，與大氣中的原子和分子碰撞，將它們激發(fā)到較高能級。當(dāng)大氣中的原子和分子躍遷回原來的能級時，就會釋放出特定波長的極光。

  2024年是第25個太陽活動周期高峰年，太陽活動明顯增強(qiáng)，X級耀斑、太陽質(zhì)子事件、大地磁暴等強(qiáng)爆發(fā)事件頻發(fā)。

  “5月3日—11日，太陽共爆發(fā)了11個X級耀斑和60余個M級耀斑，爆發(fā)強(qiáng)度和頻次歷史罕見。這些耀斑幾乎都來自太陽北半球和南半球兩大太陽黑子活動區(qū)AR3663和AR3664。”甘為群介紹，“夸父一號”衛(wèi)星的白光太陽望遠(yuǎn)鏡對這兩大活動區(qū)觀測發(fā)現(xiàn)，它們差不多有幾十個地球半徑這么大，且內(nèi)部布滿了大大小小的復(fù)雜黑子，這些黑子像放鞭炮一樣不斷爆發(fā)。

  滕偉霖補(bǔ)充說，從“夸父一號”衛(wèi)星全日面矢量磁像儀觀測這兩大黑子活動區(qū)的太陽磁場活動來看，“躁動不安”的磁場展現(xiàn)出極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，成為孕育太陽耀斑的溫床。

  兩大黑子活動區(qū)相繼制造“爆發(fā)事件”

  太陽黑子的兩大活動區(qū)雖然都很活躍，但彼此的“性格”又有些許差異。滕偉霖介紹，AR3663活動區(qū)更為“內(nèi)斂”，在它制造的耀斑中，大部分都沒有向外拋出日冕物質(zhì)拋射，而是在活動區(qū)內(nèi)部“消化”磁場的能量，于是產(chǎn)生了級別很高的耀斑。

  “這些耀斑往往具有較強(qiáng)的硬X射線流量，這些流量被‘夸父一號’硬X射線成像儀記錄在冊。正因?yàn)檫@個活動區(qū)‘內(nèi)斂’的性格，它只對地球施加了一波太陽耀斑‘攻擊’。”滕偉霖說。

  但AR3664活動區(qū)顯得更為活潑。滕偉霖分析觀測影像發(fā)現(xiàn)，5月8日，當(dāng)AR3663活動區(qū)爆發(fā)當(dāng)日最后一個X級耀斑后，AR3664活動區(qū)緊隨其后發(fā)出一個X1.0級耀斑。與活動區(qū)AR3663的耀斑不同，這個耀斑一出場便伴隨著朝向地球的日冕物質(zhì)拋射。隨后，AR3664活動區(qū)開始不斷挑戰(zhàn)自己的極限，X1.1、X2.3、X4.0……隨著一個個大耀斑的爆發(fā)，一記記由日冕物質(zhì)和磁場組成的“炮彈”相繼向地球襲來。

  5月11日凌晨開始，這些天外來客陸續(xù)抵達(dá)地球，制造了20年來最強(qiáng)的地磁暴，在對航天器與通訊導(dǎo)航造成嚴(yán)峻考驗(yàn)的同時，也為人們獻(xiàn)上了一場極光盛宴。5月11日上午9時許，一個X5.8級的耀斑又從該活動區(qū)爆發(fā)，刷新了該活動區(qū)的耀斑強(qiáng)度紀(jì)錄。

  在不同周期的太陽活動高峰年，太陽的活躍程度也不盡相同。甘為群舉例，在第21、23周期的太陽活動高峰年，太陽活動就很劇烈，而第24周期，則相對較弱。從目前的觀測來看，第25周期的太陽活動比較強(qiáng)烈。

  “這為我們提供了很好的研究樣本。接下來，我們將根據(jù)這些數(shù)據(jù)和圖像，對太陽劇烈運(yùn)動的發(fā)生機(jī)制和能量釋放過程、太陽磁場與太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射的關(guān)系、太陽磁場的演化歷程，以及太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射的背后誘因等展開研究。”甘為群說。

  （記者 金 鳳）