北京時間11月12日8時開始，地球出現(xiàn)磁暴過程。磁暴的發(fā)生伴隨著極光的出現(xiàn)，從12日開始的未來三天，我國北方一些地區(qū)有機會看到極光。

12日晚，網(wǎng)友們拍下了美麗的極光。例如，網(wǎng)友韓路在北京北部拍到了極光，攝影師戴建峰在呼倫貝爾也捕捉到了絕美的極光景象。

極光是一類發(fā)光的空間天氣現(xiàn)象。大量來自太陽的高能帶電粒子流（也稱作太陽風）進入地球磁場后，多數(shù)被磁力線集中偏轉(zhuǎn)到磁極周邊并沉降。當它們與高層大氣（100千米或以上）的分子或原子碰撞后，這些分子或原子獲得能量而被激發(fā)或被電離。當這些分子或原子回復(fù)到初始基態(tài)或復(fù)合為中性粒子時，部分釋放的能量會以可見光形式發(fā)出。由于當前磁極位于地理上的南北兩極附近，這類發(fā)光現(xiàn)象集中在高緯度地區(qū)，因此得名極光。

這些高能帶電粒子流主要起源自太陽大氣最外層——日冕層。通常情況下，這些帶電粒子被封閉的太陽磁場所束縛，難以成規(guī)模地逃離。但在兩種情況下，它們會順利噴薄而出：一是日冕存在較穩(wěn)定（持續(xù)數(shù)日）的特定結(jié)構(gòu)，如冕洞這類溫度較低、磁場線較為開放的結(jié)構(gòu)，帶電粒子流會在這里成功逃脫太陽磁場束縛，形成冕洞高速流；另一種情況是強烈太陽活動（包括但不限于耀斑爆發(fā)）引發(fā)的異常磁場擾動，導致磁力線出現(xiàn)局部開放，此時這些“磁場缺口”處更容易出現(xiàn)帶電粒子流的快速噴薄而出，并形成日冕物質(zhì)拋射（CME）事件，后者往往會引發(fā)更顯著的地球磁場全球性劇烈擾動現(xiàn)象，一般稱為地磁暴。

地磁暴除了直接反映地磁場的劇烈擾動，也代表著高能粒子流沖擊地球高層大氣。2024年5月10日發(fā)生的一次地磁暴，為我們提供了一些答案。當時，太陽釋放出的一團熾熱粒子云撞向地球。在這場風暴爆發(fā)的前幾天，NASA聯(lián)合30多個政府機構(gòu)正在進行一場地磁危機的演練。然而，這場風暴真的來了，打斷了他們的討論。

風暴到達地球后，最先受到影響的是農(nóng)場主。在美國中西部，一些農(nóng)用拖拉機配備了GPS自動導航系統(tǒng)。風暴干擾了導航信號，導致這些機器偏離既定路徑，耽誤了春季播種。據(jù)估算，受影響的農(nóng)場每家平均損失約1.7萬美元。

風暴還使高層大氣升溫膨脹，在160公里高空，溫度從平時的650℃上升到1400℃以上，原本稀薄的大氣變得厚實，對衛(wèi)星產(chǎn)生了更大的阻力。NASA的ICESat-2衛(wèi)星因此失速，進入了安全模式；另一顆小型科學衛(wèi)星CIRBE，則在幾個月后提前墜入大氣燒毀。更多衛(wèi)星不得不使用額外動力維持軌道，甚至要調(diào)整軌道避開空間垃圾。

與此同時，風暴擾動了地球的磁場結(jié)構(gòu)。NASA的MMS和THEMIS-ARTEMIS探測器記錄下巨大的粒子波動與翻卷的磁力線，這是20年來最大規(guī)模的磁層電流變化。這次風暴還臨時“制造”了兩條額外的輻射帶，這對靠近赤道發(fā)射的火箭、高軌道運行的通信衛(wèi)星以及未來的宇航員都提出了新的挑戰(zhàn)。

2024年的這場風暴點燃了全球的夜空。從澳大利亞到南歐、從美國南部到日本和中國，人們拍下了驚艷的光帶。在日本，研究人員注意到一種異?！獦O光呈現(xiàn)出罕見的紫紅色。這種顏色可能是高達960公里高處的氧分子與氮分子共同發(fā)光的結(jié)果，比通常紅色極光的高度還高了200多公里。

幾天后，那片太陽活躍區(qū)繼續(xù)釋放粒子云，這一次指向了火星。NASA的MAVEN探測器觀測到火星整個夜半球被紫色極光覆蓋。好奇號火星車的導航相機拍到圖像中出現(xiàn)了“雪花噪點”，輻射探測儀記錄到自2012年以來的最高輻射水平。

這次事件被命名為“甘農(nóng)風暴”。雖然沒有造成災(zāi)難性損失，但揭示了我們的脆弱。衛(wèi)星的運行邊界、導航的依賴性、農(nóng)田作業(yè)的自動化、飛行路徑的靈活度，甚至未來火星任務(wù)的生命保障系統(tǒng)，都需要重新審視。我們無法控制太陽，但可以未雨綢繆。相比20年前，我們已經(jīng)擁有更多的數(shù)據(jù)、更好的方法和更完善的預(yù)警機制。這場風暴提醒人類，雖然我們有幸生活在一顆被磁場呵護的星球上，但那層磁場并不總是堅不可摧。