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超强太阳风暴来临时 2012超级太阳风暴

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2012年超级太阳风暴(当超级太阳风暴来临时)
在奥巴马签署的题为“协调努力，让国家为空的天气事件做好准备”的总统行政命令中，美国政府意识到空的天气不仅威胁着地球以外的环境，还威胁着国家层面的关键基础设施和技术 。美国政府对极端天气事件空的重视，很大程度上来源于2003年万圣节期间的超级太阳风暴对人类社会赖以生存的各种高科技系统的全方位影响 。
总影响:2003年的“万圣节事件”
2003年，太阳进入第23个太阳活动周的最大期，太阳表面黑子数量达到11年来的最大值，从而使太阳进入极度活跃状态 。2003年10月底至11月初，太阳上的一系列爆发事件对地球空环境产生了灾难性的影响 。由于这些疫情与西方的万圣节同时发生，研究人员一般将这种疫情称为“万圣节事件” 。
与1989年相比，人类社会的现代化程度有了质的提高，更多的领域容易受到恶劣天气的影响空 。同时，从Tai 空到更完善的地面空的天气观测设施也使研究人员能够更全面地观测超级太阳风暴的发生和发展 。
“万圣节事件”电磁辐射观测记录连续多日超过辐射预警值 。
在“万圣节事件”期间，美国宇航局的SOHO卫星拍摄到了不同波段的耀斑 。
2003年10月18日至11月8日，太阳上的三个大黑子群共产生了143次耀斑爆发和80次日冕物质抛射(CME)爆发 。在这143次耀斑爆发中，11月4日爆发的X28耀斑是卫星观测耀斑以来有记录以来最强的一次耀斑 。事实上，这次耀斑的巨大辐射超出了相关卫星的测量范围，X28水平并非来自精确探测，而是由探测曲线外推得到的推论 。
有研究人员根据地球被耀斑攻击后的反应推测，耀斑的实际级别可能高达X45 。在80次CME爆发中，10月28日和10月29日的两次CME爆发对地球的影响最为严重 。这两个CME各自都非常强大，并且在“相互配合”入侵地球的过程中，第一个CME为第二个CME扫清了道路，使得第二个CME能够以更加激烈的方式影响地球附近空的天气状况 。
耀斑和CME带来的高能粒子，如天空看不见的“子弹”空，威胁着航天员的生命安全和卫星设备的正常运行 。在航天领域，在“卡灵顿事件”中，为了防止在国际空站工作的宇航员受到高能粒子造成的过量辐射，地面控制人员命令宇航员进入防护能力更强的舱内躲避危险，并关闭了国际空站上的部分设施 。
MeV级以上的高能粒子可以击穿卫星的外壳，改变卫星电子设备中的信号状态，造成卫星的异常运行 。在磁层亚暴期间，中等能量的电子也可能给卫星表面充电，导致阻碍卫星正常运行的信号噪声，甚至可能在放电过程中对卫星造成物理损伤 。
ACE卫星是空之间的气象探测任务，部署在太阳与地球连接处的固定位置 。它就像一个警觉的“哨兵”，源源不断地向人类发出太阳风暴即将吹袭地球的警告 。然而，在此次事件中，这名“哨兵”在高能粒子的攻击下不幸“受伤” 。在这次爆发中，ACE卫星的SWEPAM仪器由于耀斑高能粒子的污染，无法正常产生太阳风等离子体观测数据 。
此外，日本的地球观测卫星ADEOS-2和在火星附近工作的美国科学探测卫星火星奥德赛(Mars Odyssey)的MARIE instrument因与地面失去联系而报废 。也有许多卫星关闭或进入安全模式暂停正常工作，以避免恶劣天气空带来的危险 。
磁层是地球抵御太阳风的“保护盾”，它的存在阻止了太阳风直接吹向地面附近的区域 。由于缺乏固有磁场，火星没有形成结构明显的磁层“防护罩”，其大气层不断被太阳的风剥离 。因此，火星的大气层相当稀薄，其密度不到地球大气层密度的百分之一 。
在“卡灵顿事件”中，由于太阳风暴的巨大速度和动能，磁层这个“防护罩”向后撤退，被压缩到地球静止轨道 。地球静止轨道是传播电视信号的通信卫星和一些气象卫星的轨道 。磁层的压缩使得这些卫星直接暴露在太阳的风中，工作环境变得相当危险 。
此外，这些气象卫星在正常运行时需要通过与地球磁场的相互作用来调整姿态 。磁场的巨大变化使得这种姿态保持功能无法继续正常工作 。
太阳风与地球磁场的相互作用会形成地球磁层，从而阻止太阳风直接吹向地球大气层 。
由于耀斑和磁暴引起的电离层扰动，GPS导航定位信号传输路径上的电离层电子含量(TEC)会发生较大变化，从而影响GPS信号的传输，进而影响GPS系统的定位精度 。
“万圣节事件”期间，大地测绘、房产边界分析、钻探打钻等依赖高精度GPS定位的应用不得不暂停 。基于高精度GPS定位的军事行动也受到影响，高精度打击武器无法正常使用 。
往返东亚(如北京、首尔、东京)和北美东海岸(如纽约、华盛顿)的航班，为了减少飞行距离，一般选择空飞越北极的航线 。在没有陆地的北极地区，无法在空设置交通管制常用的VHF信号的通信基站，因此一般采用能够远距离传输的高频(HF)无线电进行通信 。耀斑引起地球附近X射线通量增加，会引起电离层状态的扰动，进而影响高频无线电的传播，造成极地飞行的通信中断 。
越来越多的国际航班飞越地球北极，以节省时间和燃料 。
由于北纬82度以上地区也是民航卫星通信系统的盲区，空中交通空管制当局在“万圣节事件”期间要求使用北极航线的航班切换到纬度更低的飞行路径，以确保通信畅通，增加了飞行时间和燃油消耗 。
现代喷气式飞机的正常飞行高度一般在10000米左右，以达到最低油耗水平 。随着飞行高度的增加，大气对太阳高能粒子和银河宇宙线辐射的阻挡作用越来越弱，所以飞行中机组人员和乘客的辐射剂量会随着高度的增加而增加 。大多数时候，普通乘客因乘坐飞机而额外受到的辐射剂量很低，不会影响身体健康 。但在剧烈的耀斑和磁暴期间，北极等高纬度地区的高空辐射剂量明显增加 。为了保证机组人员和乘客的健康，航空空管制当局还要求在北纬35度以上飞行的航班的巡航高度不得高于7620米(25000英尺)，这增加了飞行油耗 。
导致1989年魁北克大停电的地磁感应电流效应并没有“错过”这场太阳风暴 。有了1989年地磁暴的例子，北美的电网运营商在收到预警后采取了相当多的措施小心应对 。
电网方面，虽然检测到强地磁感应电流，部分供电设备暂时出现故障，但由于应对得当，北美地区并未出现大面积停电 。然而，在北欧的瑞典，一台拥有核电的大型变压器因太阳风暴而过热停机，导致部分地区停电一小时 。
“万圣节事件”对人类社会的全方位影响，再次引起了决策者、媒体和公众对空之间天气的关注 。“万圣节事件”期间，美国空环境中心的人员接受了100多家媒体的采访，其网站的日访问量从每天50万次跃升至每天1900万次 。
严重的灾难:未来的一天
就像我们可以用震级或风力来描述地震和台风的危害程度一样，太阳风暴的强度可以用地磁场的Dst指数来描述 。Dst指数越小(绝对值越大)，太阳风暴的危害程度就越强 。在1989年的强太阳风暴中，Dst指数达到了589NT，在2003年的万圣节活动期间，Dst指数达到了-465nT 。根据近几年的研究，1859年“卡灵顿事件”期间，Dst指数可能达到了-1750nT！
根据英国保险巨头劳埃德公司空的天气风险评估报告，预计如果今天发生同等规模的超强太阳风暴，在现有技术条件下，仅电力设施的破坏就可以在北美造成2.6万亿美元的巨大损失 。
劳氏空气象风险评估报告封面
【超强太阳风暴来临时 2012超级太阳风暴】损失之所以惊人，是因为超强的太阳风暴可以摧毁大量发电厂和高压变电站的大型铁心变压器 。这些变压器中的大多数都是根据发电厂和输电线路的具体情况而定制的 。一旦损坏，就需要重新生产，而且没有可以立即更换的备件 。因此，恢复供电可能需要长达一年的时间 。在此期间，所有电脑无法开机，手机失去信号，工厂机器无法运转，所有生产部门停工 。供水、排水、医疗和交通等基础设施无法为人们的日常生活提供正常服务 。
2012年7月，太阳大爆炸与地球擦肩而过 。如果这次爆炸早一周发生，它就会撞击地球，其威力相当于卡林顿事件 。
所以在未来的某一天，地球肯定会再次遭到超强太阳风暴的袭击 。到时候，我们是会在它的巨大威力下遭受严重损失，还是会采取有效措施避免它带来的危害，就看今天空之间对天气研究和应用的投入了 。

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