什么是磁暴?


什么是磁暴?


当太阳表面活动旺盛 , 特别是在太阳黑子极大期时 , 太阳表面的闪焰爆发次数也会增加 , 闪焰爆发时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束 。其中的带电粒子(质子、电子)形成的电流冲击地球磁场 , 引发短波通讯所称的磁暴 。所谓强烈是相对各种地磁扰动而言 。其实地面地磁场变化量较其平静值是很微小的 。在中低纬度地区 , 地面地磁场变化量很少有超过几百纳特的(地面地磁场的宁静值在全球绝大多数地区都超过 3万纳特) 。一般的磁暴都需要在地磁台用专门仪器做系统观测才能发现 。
磁暴是常见现象 。不发生磁暴的月份是很少的 , 当太阳活动增强时 , 可能一个月发生数次 。有时一次磁暴发生27天(一个太阳自转周期)后 , 又有磁暴发生 。这类磁暴称为重现性磁暴 。重现次数一般为一两次 。
磁暴能改变人造地球卫星的姿态 , 比如它能改变卫星上遥感器的探测方向 。大磁暴还会影响定位、导航和短波通讯 , 但一般不会影响手机 。大磁暴产生的附加电流对电力系统会有一定影响 。此外 , 出现大磁暴时 , 放飞的鸽子会因迷路而回不了家 , 因为鸽子是沿磁力线飞行的 , 而大磁暴会改变磁力线的方向 。据了解 , 在太阳活动比较剧烈的时候 , 突发性大磁暴就比较多 。
19世纪30年代 , C.F.高斯和韦伯建立地磁台站之初 , 就发现了地磁场经常有微小的起伏变化 。1847年 , 地磁台开始有连续的照相记录 。1859年9月1日 , 英国人卡林顿在观察太阳黑子时 , 用肉眼首先发现了太阳耀斑 。第二天 , 地磁台记录到 700纳特的强磁暴 。这个偶然的发现和巧合 , 使人们认识到磁暴与太阳耀斑有关 , 还发现磁暴时十分活跃 。19世纪后半期磁暴研究主要是积累观测资料 。
20世纪初 , 挪威的K.伯克兰从第一次国际极年(1882~1883)的极区观测资料 , 分析出引起极光带磁场扰动的电流主要是在地球上空 , 而不在地球内部 。为解释这个外空电流的起源以及它和极光、太阳耀斑的关系 , 伯克兰和F.C.M.史笃默相继提出了太阳微粒流假说 。到30年代 , 磁暴研究成果集中体现在查普曼·费拉罗磁暴理论中 , 他们提出地磁场被太阳粒子流压缩的假说 , 被后来观测所证实 。
50年代之后 , 实地空间探测不但验证了磁暴起源于太阳粒子流的假说 , 并且发现了磁层 , 认识了磁暴期间磁层各部分的变化 。对磁层环电流粒子的存在及其行为的探测 , 把磁暴概念扩展成了磁层暴 。
磁暴和磁层暴是同一现象的不同名称 , 强调了不同侧面 。尽管磁暴的活动中心是在磁层中 , 但通常按传统概念对磁暴形态的描述仍以地面地磁场的变化为代表 。这是因为 , 人们了解得最透彻的仍是地面地磁场的表现 。
在磁暴期间 , 地磁场的磁偏角和垂直分量都有明显起伏 , 但最具特征的是水平分量H 。磁暴进程多以水平分量的变化为代表 。大多数磁暴开始时 , 在全球大多数地磁台的磁照图上呈现出水平分量的一个陡然上升 。在中低纬度台站 , 其上升幅度约10~20纳特 。这称为磁暴急始 , 记为SSC或SC 。急始是识别磁暴发生的明显标志 。有急始的磁暴称为急始型磁暴 。高纬台站急始发生的时刻较低纬台站超前 , 时间差不超过1分钟 。

猜你喜欢