太阳风暴|过万圣节吗？一起研究太阳风暴的那种｜铮铮有声
出品：科普中国
制作：王铮（中国科学院国家空间科学中心）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
每年的10月31日是西方的一个传统节日——“万圣节前夜”（Halloween） 。 在这一天 ， 除了有许多与鬼怪相关的特色节日活动 ， 而且在历史上的同期还出现过以它命名的科学现象 。
△“万圣节”主题插画（来源：http://big5.wallcoo.com/holiday/halloween_06/wallpapers/1024x768/Halloween_wp_by_TwistEd_Ky0.jpg）
万圣节不只有鬼怪 ， 还有太阳风暴
历史上有一个以“Halloween”命名的太阳风暴事件 ， 那就是2003年的“万圣节风暴” 。 2003年 ， 太阳进入了第23太阳活动周的极大期 ， 太阳表面的黑子数达到了11年以来的极大值 ， 从而使太阳进入了异常活跃的状态 。 2003年10月末至11月初 ， 太阳上的一系列爆发事件（也就是“太阳风暴”）给地球的空间环境带来了灾害性的影响 。 由于这些爆发事件的发生时间恰好与万圣节、万圣节前夜的时间点重合 ， 太空（空间）科学的研究者们普遍将这次爆发事件称之为“万圣节事件” 。
这个事件非常有名 ， 因为它让人类实实在在看到了太阳风暴对现代文明伤害的威力 。
首先 ， 由于高空电磁场扰动对地面输电线路的影响 ， 瑞典5万人的电力供应中断 。 为了避免类似的危机 ， 美国新泽西的两处核电站被迫降低了功率 。
其次 ， 全球范围的通讯受到了干扰 ， 例如海事紧急呼叫系统瘫痪 ， 珠峰探险队通讯中断 。 GPS定位精度大幅下降 。 美国国防部承认 ， 因为通讯困难 ， 他们取消了一次海事任务 。
第三 ， 越过极区附近的飞机航线大量中断和延误 。 为了避免飞机乘客和机组人员受到辐射的伤害 ， 其他飞机被指示在更低的高度飞行 ， 来受到更厚的大气层的保护 ， 但相对地要额外消耗总计上百万美元的飞机燃料 。 航空的地理和地磁探测任务因为仪器无法工作而都被取消 。 阿拉斯加的石油和天然气开采也被迫中断 。
第四 ， 极光通常只出现在南北极附近 ， 但这次事件中 ， 在美国的德克萨斯州和佛罗里达州（约北纬25-30度区域）都可以看到极光 。
△2003年美国休斯敦出现的极光（来源：http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/m09NRoMqcuypcLqM9ibcrsFSQoF4XDKLlKYMra8ASiaNMBXK17KCeLWqibwk3CZIo6JT5HHrmI3MHDictBC4yuP6Zw/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1）
此外 ， 几乎所有的卫星都报告受到损害或影响（甚至失控） ， 多颗卫星一段时间内进入安全模式 。 国际空间站被迫关闭了机械臂和飞船工作站 ， 工作人员临时中止一切任务 ， 并多次进入防护舱中躲避 。
我们称这些宇宙空间的活动为“空间天气” 。 就像风雨雷电这样的扰动的天气一样 ， “空间天气”也是平静中的一丝不平静 ， 并且同样会对人类生活产生诸多影响 。
△劳埃德（Lloyd）公司的空间天气风险评估报告封面（来源：https://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180703/da59406c09b44130a795545e3948793b.jpeg）
我们该如何应对太阳风暴？
正因为我们现在如此依赖电子设备 ， 所以太阳风暴引发地球范围的电磁扰动的伤害会如此巨大 ， 因此势必要有所准备、做好抗灾措施 。 据说 ， 只需要提前十几秒的地震预报 ， 就可以挽救成千上万的生命和财产损失 。 那么 ， 科学家们要怎么预报像这样庞大的太阳风暴呢？
很多朋友都听说过的“太阳黑子” 。 科学家之所以孜孜不倦地记录太阳黑子的数量（真的是靠眼睛数的） ， 是因为太阳活动的强弱与太阳黑子的数量息息相关 ， 太阳黑子多 ， 太阳活动就比较频繁 ， 容易出现风暴 ， 反之则比较“平静” 。
太阳也和地球一样是自西向东转的 。 当我们提前几天看到大量的黑子出现在太阳圆盘左侧边缘的时候 ， 就可以预见到几天后太阳转过来黑子正对地球的时候 ， 很可能会有很强的太阳风暴向地球袭来 。
例如2003年这次万圣节风暴 ， 在10月26日 ， SOHO卫星观测到被标记为10486号太阳活动区的黑子区域增大到了地球的10倍以上 ， 已经可以在地球上用肉眼看到 。 两天后的10月28日 ， 随着太阳和地球的相对运动 ， 这个区域几乎正对着地球 ， 也就是下图中太阳光球层成像中左下角的区域 。
△2003年10月28日拍摄到的太阳黑子 ， 中下偏左的黑子区域早在10月26日就可以看到出现在更加靠左的位置（来源：http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/m09NRoMqcuypcLqM9ibcrsFSQoF4XDKLlYvcvxD8xc4yTiaMbKpjvzZ4iaxd93lOAID2fUdfqSknnFEkgNgatWXog/640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1）
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