当CME对应的高能粒子流进入地球磁场范围后,会使地磁场压缩变形,并将大量带电粒子注入磁层区域,引发磁层环电流急剧变化;而由于变化的电流会产生变化的磁场 , 这一部分带电粒子流会给地磁场额外附加一部分感应磁场,这额外附加的部分就被称作地磁扰动,其中较强者会称作地磁暴 。
所以地磁暴和极光是这些太阳高能粒子流影响的两面,可以通过监测地磁暴事件的强度预报极光的强度 。
通常而言 , 越正对地球、速度越快的 CME,会产生越强烈的地磁暴;而 CME 也具有不同形态,通常以 CME 两端夹角衡量 , 完全成环(360°)者被称作晕状 CME —这类通常是正对地球、速度极快的 CME 事件,往往会引发强地磁暴事件 。
电·磁·光的交织: 地磁暴对生活的影响
地磁暴除了直接反映地磁场的剧烈扰动,也代表着高能粒子流冲击地球高层大气 。
在这类大地磁暴活动时 , 磁极附近的高纬度区域地面会因为磁场的快速变化进一步激发感应电流,并对当地电网等产生一定干扰 , 此外高纬度区域地磁导航、卫星导航和低频无线电波导航等方式等也会受到明显干扰 。
由于高能带电粒子流增强,部分带电粒子会深入极地平流层而让这一层面电离辐射增强,对经过极地区域的航班飞行也稍有影响 。
而根据研究数据汇总来看 , 单次极地航班飞行时遭遇的剂量为2.5~4μSv/h(上限在太阳活动高峰时达到),虽然这是天然本底辐射(约 0.2μSv/h)的12~20 倍 , 但如果只是作为普通乘客的每年数次飞行 , 即使时间较长、在太阳活动高峰期间飞行,也远低于安全电离辐射剂量阈值(建议普通公众为每年1000μSv,而职业工作者为每年20000μSv),不会造成明显影响,但对于常年工作在极地航线的机组乘务人员,部分研究认为总辐射剂量可能接近安全阈值 , 也需要更多研究确认 。
在大气层之外,高能粒子流和地磁扰动同样对空间站、卫星的电气元件工作、飞行姿态等产生影响,在轨航天员需要注意 。甚至对于部分低轨道航天器而言 , 由于运行区域大气密度稍大,地磁暴期间可能出现大气密度进一步升高而阻力增大 , 影响航天器轨道变动甚至提前坠落,这些都是需要防范 。
而以本次大地磁暴级别的事件,对于包括我国在内的中纬度地区日常生活,如电子器件、通讯、飞行航班等,都不会造成任何明显影响 。
对于更多普通人而言 , 目前并无充分证据表明地磁暴对身体状况存在影响 。较强地磁暴对普通人最直观的体验,则是在高纬度区域(准确而言,是磁极周边的磁纬度较高区域)更可能看到绚烂极光,且随着高能粒子流向赤道方向扩张,不少中纬度地区,包括我国北部也能看到极光 。只是前文已经提及,我国北方的极光视角较低且较为暗淡 , 必须在足够空旷、能避开城镇灯等光污染区域,如果纬度不够高,在城镇里是很难见到 。
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