航天器拍到太阳酝酿巨大风暴

苏黎世联邦理工学院及瑞士Locarno的IRSOL太阳物理研究所的Ioannis Kontogiannis表示：“幸运的是，欧洲航天局（ESA）2020年发射的太阳轨道器任务拓宽了我们的视野。”与地面天文台不同，太阳轨道器沿着宽阔轨道每六个月绕太阳一周，能观测到包括太阳远侧在内的、地球通常看不到的区域。

2024年4月至7月，太阳轨道器捕捉到过去二十年中最强烈的太阳活动区之一的详细观测数据。2024年5月，这个被称为NOAA 13664的区域旋转到地球视野中，并立刻显现其影响——引发了自2003年以来最强的地磁暴。苏黎世联邦理工学院教授、达沃斯物理气象观测站主任Louise Harra说：“该区域导致了壮观的北极光，远至瑞士南部都能看到。”

为更好理解极端太阳活动区的形成与演化，Harra和Kontogiannis组建了国际研究团队。科学家们结合两艘航天器的观测数据，构建了NOAA 13664更完整的图景：太阳轨道器提供太阳远侧数据，而美国国家航空航天局（NASA）的太阳动力学观测站则从日地连线位置持续监测朝向地球的太阳一侧。通过融合这些数据，研究人员得以对NOAA 13664进行近94天几乎无间断的跟踪。

Kontogiannis称：“这是针对单个活动区创建的最长连续图像序列，是太阳物理学的一个里程碑。”团队从2024年4月16日该区域首次出现在太阳远侧开始观测，直至2024年7月18日后其完全演化并最终衰减，这一延长的时间线让科学家捕捉到了通常难以察觉的变化。

太阳活动区由强大复杂的磁场主导。当高磁化等离子体从太阳内部上升并突破表面时，这些区域便形成了。当磁场变得缠绕且不稳定时，会以剧烈方式释放能量，产生被称为太阳耀斑的强烈电磁辐射爆发，还会将大量等离子体和高能粒子抛向太空，形成穿越太阳系的太阳风暴。

虽然太阳风暴因产生极光而闻名，但其影响远不止于多彩的天空。严重的空间天气会扰乱电网、干扰通信系统、增加机组人员的辐射暴露，卫星也易受影响。例如2022年2月，美国太空探索技术公司（SpaceX）的49颗“星链”卫星中，有38颗在发射两天后因太阳活动加剧而丢失。

Harra指出：“甚至铁路线路的信号也可能受到影响，从红灯变为绿灯，反之亦然，这真的很可怕。”2024年5月，NOAA 13664还造成了其他破坏，“现代数字农业受影响尤其严重，卫星、无人机和传感器的信号中断，导致农民损失工作日，农作物歉收，造成相当大的经济损失。”Kontogiannis补充道：“这提醒我们，太阳是唯一影响我们活动的恒星。我们与这颗恒星共存，因此观测它、理解它的运作方式及其对环境的影响非常重要。”

研究人员首次追踪单个超级活跃太阳区域经历三次完整的太阳自转，得以观察其磁场结构如何逐步演化，随时间变得越来越复杂。最终，磁场形成紧密缠绕的结构，这种能量积累在2024年5月20日于太阳远侧引发了过去二十年中最强烈的太阳耀斑。

科学家希望这些观测能改进太阳风暴及其对地球潜在影响的预测。更准确的空间天气预报有助于保护卫星、电力系统和其他敏感技术。Harra解释：“当我们看到太阳上某个区域有极其复杂的磁场时，就可以推断那里存在大量能量，这些能量将以太阳风暴的形式释放。”目前，预测爆发的确切时间和强度仍很困难，研究人员尚不能确定一个区域会产生一次大事件还是几次小事件，也无法精确知道爆发何时发生。“我们还没做到这一点。但欧洲航天局正在研发一个名为‘Vigil’的新太空探测器，专门用于增进我们对空间天气的理解，”Harra说，该任务计划于2031年发射。