超级太阳风暴 “超级太阳风暴”要来了，你准备好了吗？科学家估计未来10年发生超级太阳风暴的概率是10%左右

▲左图:1860年7月18日Gugliemo Tempel手绘的日全食图像；右图:1973年6月10日美国日空实验室日冕观测。

1967年5月，美苏冷战期间，美国在北半球部署的三大弹道导弹预警系统的雷达全部中断。美军怀疑是苏联的军事干涉，战斗机准备起飞接应，战争迫在眉睫。

1972年8月，越南战争期间，美军在越南投放的4000枚磁感应地雷全部引爆。

1989年3月，加拿大魁北克正处于严冬，600万人断电9小时，社会处于混乱的边缘。这些就像科幻电影里的情节。不，都是真的。是太阳风暴给现代文明带来的灾难。谁也不能忽视。

什么是太阳风暴？

1860年7月18日，一位名叫Gugliemo Tempel的意大利人在西班牙观察日全食时，用手画了一幅画。除了常见的结构，右下角还有一个球。当时并没有引起世界的关注。

100多年后的20世纪70年代，美国的7号卫星和田空实验室用日冕物质抛射仪观测到了类似的结构。

日冕的工作原理类似于日全食，是为了遮挡太阳，所以可以观测到太阳稀薄的外层大气，称为日冕。

所以众所周知，古列莫·坦普尔在1860年手绘的面团，并不是天才的一笔。世人开始怀疑，一直认为宁静的太阳大气层有如此大规模的爆炸现象，科学上称之为日冕物质抛射。

随后的卫星观测，特别是1995年发射的SOHO卫星，表明日冕物质抛射是一种普遍现象。在太阳活动最少的时期大约每天一次，在太阳活动最大的时期平均每天五次。它起源于日冕磁场的不稳定性，在短时间内将大量磁化物质喷入行星际空间空。抛出的物质可达数十亿吨，速度可达每秒3000多公里！

▲SOHO卫星观测到的日冕物质抛射

随着空之间探索和研究的深入，人们逐渐认识到太阳风暴对人类居住的空之间的环境影响很大。它可以产生持续的高能粒子事件，危及宇航员的生命和科技设施。撞击地球时，不仅会产生灿烂的极光，还会引起强烈的磁暴、电离层扰动和地面感应电流，使卫星、导航、无线电通信和地面电网瘫痪。

随着人类对科学技术的依赖性越来越大，太阳风暴对现代科技社会的影响也越来越大。

什么是超级太阳风暴？

什么是超级太阳风暴并没有精确的定义，超级太阳风暴一般是指概率小、影响大的事件。1859年的卡林顿事件常被用作参考。英国天文学家卡灵顿根据他后院望远镜的观察，描绘了爆炸期间太阳上耀斑和黑子的形状。

▲英国天文学家卡林顿于1859年9月1日绘制的黑子和耀斑。

当天午夜后4点发生了一次大的磁暴，甚至在低纬度的加勒比海也能看到伴随的极光。当时人类还没有进入现代科技社会，所以影响不大。即便如此，欧美的电报系统还是失灵了，电报线的放电甚至引发了火灾。

如果发生在当代，会有什么严重的后果？据美国空研究委员会粗略估计，如果一个超级事件撞击地球，给现代科技社会造成的损失可高达数万亿美元，社会复苏期为四到十年。

最近的一项研究给出了一个更“具体”的经济价值估计:如果美国66%的人口断电，美国将损失420亿美元……每天！

然而，太阳风暴的影响不仅仅是在经济层面。1967年5月23日，一场大爆炸导致美国弹道导弹预警系统雷达瘫痪。在关键时刻，美军气象员空指出，太阳爆炸中断了雷达和无线电通讯，从而避免了可能发生的核战争。

▲1967年5月23日，大爆炸来自太阳中上部明亮的区域，几乎把人类带到核战争的边缘。

1972年8月7日的另一次爆炸产生了历史上最快的太阳风暴，在极短的时间内到达地球，引爆了美军投放的4000枚磁感应地雷。如果核武器也被磁感应感应，会发生什么？结果如何不得而知，但从那以后，美军投入了大量的精力来避免太阳风暴对其武器的影响。

▲1972年8月7日，爆炸来自海马，引爆美军4000枚磁感应地雷。

狼真的来了！

科学家估计未来10年超级太阳风暴的概率在10%左右。然而，2012年7月23日和2017年7月23日的两次超级太阳风暴给了我们重要的启示，尽管它们没有撞击地球。2012年爆发造成的太阳风扰动类似于1859年的卡灵顿事件，而2017年爆发的类似于1989年的3月事件。

▲2012年7月23日和2017年7月23日爆发。

这两个事件发生在同一个弱太阳活动周，最后一个事件接近最小太阳活动期，表明超级太阳风暴可能发生在太阳活动周的任何一个周和活动周的任何一个时间段。这两个事件的对比揭示了超级太阳风暴可能是一个“完美风暴”，与传统认为超级太阳风暴来自超级活动区或超级耀斑的观点有很大不同。

“完美风暴”这个词来自美国传记作家塞巴斯蒂安·荣格尔1997年出版的一部小说，现在它已经成为一个固定的词。这并不意味着风暴是完美的，而是多种条件汇聚，大大增加了事件的强度。

历史上的一些超级太阳风暴，比如1859年的卡灵顿事件，1972年的八月事件，1989年的三月事件，都符合“完美风暴”的特征。如果超级事件是“完美风暴”，说明超级太阳风暴比我们想象的要多！

战略应对的紧迫性。越来越多的决策者意识到太阳风暴研究的重要性及其对现代科技社会的危害。2015年10月，白宫科技政策办公室发布了《国家空天气战略》和《国家空天气行动计划》，意味着空之间的天气已经升级为美国的国家战略级别。2016年10月，美国甚至发布总统令，指示各大部委联合应对空天气事件。

我们还提出了“xi计划”，这是一个太阳和地球之间的天气监测计划空。中国神话太阳神之母Xi·何以Xi·何的形象代表了该项目的科学使命，不仅表达了该项目在研究太阳活动起源和太阳系生命起源与演化方面的重大意义，也体现了监测整个日地空间和保护人类生存环境的重要作用。该卫星位于独特的日地系统的第五拉格朗日点。这是一个稳定的引力平衡点，在地球轨道上，距离太阳和地球的连线60度。它适用于观测向地球传播的太阳风暴，可以覆盖太阳与太阳和地球之间的整个空间空。这些特征对于空之间的天气研究和预报极其重要。

▲“Xi河计划”日地天气探测概念示意图空。

就像茫茫夜海中的灯塔和前哨，“xi河工程”将永远凝视着整个太阳风暴空。

在L5探测的基础上，可以在它的共轭点L4放置一颗同样构型的卫星，L4是未来日地系统另一个稳定的引力平衡点。也可以作为国际合作的一个思路，可以和其他国家结合，同时做L4和L5检测。L4-L5点同时观测，将形成太阳与太阳和地球空的三角测量，更精确地观测和跟踪太阳风暴。

▲日地天气监测网概念图空。

同时，在L4和L5点放置一颗卫星，形成太阳与太阳和地球之间的三角测量空。一旦太阳风暴爆发，科学家可以利用L4-L5三角测量法实时跟踪太阳风暴在整个太阳/地球空的传播，实时确定传播方向、距离和速度，从而做出空之间的实时天气预报。这就像在地面天气跟踪飓风一样。