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太阳黑子活动频繁 或将影响地球短波通讯及导航定位

中国气象局国家空间天气监测预警中心预测,2月15日的X2.2级耀斑伴随有显著的太阳风暴事件,预计将在17-18日影响地球,可能引起地磁暴,届时受到影响的主要是短波通讯、导航定位和电力部门。

  中国气象局国家空间天气监测预警中心预测,2月15日的X2.2级耀斑伴随有显著的太阳风暴事件,预计将在17-18日影响地球,可能引起地磁暴,届时受到影响的主要是短波通讯、导航定位和电力部门。

  人类发现太阳黑子现象已经有几千年历史。太阳活动周通常以太阳表面黑子数量的周期性变化来划分,太阳活动的周期平均为11.2年。太阳活动周期一般表现为上升期、峰值期和下降期,开始的4年左右为上升期,黑子不断产生,越来越多,活动加剧,并达到极大;黑子数达到极大的一年,称为太阳活动峰年或太阳活动极大年;在随后的7年左右时间里,黑子活动逐渐减弱,黑子也越来越少,黑子数极小的那一年,称为太阳活动谷年或太阳活动极小年。国际上规定,从1755年起算的黑子周期为第一周,然后顺序排列。1999年开始为第23周。2009年9月开始为第24周。



第1-23太阳活动周黑子数变化(3sNews 配图)

  1999年-2009年的第23太阳活动周是最近50年来太阳活动最为剧烈的周期,2000年7月发生了有观测以来的最大一次太阳风暴事件;而2003年10月底的太阳风暴事件(太阳耀斑、质子事件、日冕物质抛射等)不仅刷新了太阳耀斑的最大值,也是对人类技术系统影响最为广泛和严重的一次,据不完全统计,该次事件中受到影响的航天器达到50多颗,地面系统也受到了明显的干扰。

  与第23周相比,目前的24活动周的特点是:(1)开始晚,2010年下半年才有连续的黑子记录,此前多次出现黑子数为零的情况;(2)上升慢,目前黑子数水平为30左右,较以前各周明显偏低,据国家空间天气监测预警中心预测,24周太阳活动峰年将出现在2013年下半年到2014年上半年;(3)太阳活动总体水平偏低,国家空间天气监测预警中心预报的24周太阳黑子数峰值为70左右,是最近五个活动周中最低的。但由于能够影响地球的太阳风暴受风暴强度、日-地位置关系等多种因素控制。因此,不排除本周发生严重影响地球的太阳风暴事件的可能,但发生概率较第23周要低。图3为国际空间天气服务组织(ISES)对第24太阳活动周黑子数的预报。



第24太阳活动周黑子数的预报(红线)(3sNews 配图)

  2月13和15日的强耀斑事件发生在第24周太阳活动开始加速上升的背景下,标志着第24周太阳活动开始进入活跃期。但上述事件从整个太阳活动周的角度来看,只是相对普通的太阳爆发过程。



2011年02月13-15日GOES卫星监测的太阳X射线流量(3sNews 配图)

  目前,发生强耀斑事件的第11158活动区还在不断扩大,其内部磁场结构也变得更加复杂,显示出该区域的能量还在积聚,因此仍有爆发大级别耀斑的可能性,而且近期该活动区正处于日面的中心附近,该区域发生的太阳风暴事件更容易影响到地球及近地空间。

  另外,2月17-19日,第11158活动区仍有可能爆发强耀斑,并伴随显著的太阳风暴。如果耀斑事件发生在我国的白天,将会使我国南部地区电离层发生突然骚扰,导致短波信号的衰减甚至中断,请有关部门注意,尽量避免在此期间进行对无线电通信和卫星导航定位依赖性较高的活动,短波通信使用较高频率;地磁暴期间,电力部门应密切关注电网内部的电流变化,及时采取应对措施。图6显示的是太阳风暴引发的电离层扰动对通讯、导航等技术系统影响的过程。



2011年12月15日强耀斑所伴随的日冕物质喷发(太阳风暴)事件(3sNews 配图)


电离层扰动对通讯、导航等技术设施的影响(3sNews 配图)

  注:根据气象行业标准,以太阳在1×10-10m~8×10-10m波段的X射线流量峰值Fx为标准,将太阳软X射线耀斑的强度分为A、B、C、M、X五个等级,见下表。X级耀斑属于强耀斑,标志级别的数字表示具体的流量。



太阳软X射线耀斑强度分级的流量范围(3sNews 配图)
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