簡介：太陽風(fēng)是什么、太陽風(fēng)對地球的影響以及我們?yōu)槭裁匆A(yù)測太陽變化。

太陽是維持地球上生命的最重要的能源來源之一，它不僅給我們帶來光和熱，還為我們提供了太陽風(fēng)暴。

太陽上會發(fā)生一些擾動如：太陽耀斑產(chǎn)生的日冕物質(zhì)拋射，它們從活躍的太陽黑子區(qū)域發(fā)出，可以引起太陽風(fēng)暴。太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射會向太空發(fā)射大量的輻射和帶電粒子。

圖解：藝術(shù)家對金星、地球和火星與太陽風(fēng)相互作用的印象。圖源：esa

這些活動可以破壞地球的通信和電力基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)致電力中斷和系統(tǒng)運(yùn)行能力下降。衛(wèi)星、空間站和宇航員、航空、GPS、電網(wǎng)等都可能受到影響。

隨著我們的文明變得越來越先進(jìn)，我們變得更容易受到太陽風(fēng)暴的影響?，F(xiàn)在，由于太陽的活動在增加，我們需要更好地預(yù)測太陽天氣。

許多人仍然記得1989年3月13日加拿大魁北克電網(wǎng)的崩潰，這次停電就是由太陽風(fēng)暴引起的。它持續(xù)了九個(gè)小時(shí)，影響了六百萬人。它造成了數(shù)億美元的損失和收入損失。

卡靈頓事件——以記錄該事件的業(yè)余天文學(xué)家命名，是1859年9月發(fā)生的另一場強(qiáng)大的太陽風(fēng)暴。1859年的尖端技術(shù)僅限于電報(bào)機(jī)，而大多數(shù)電報(bào)機(jī)在歐洲和北美都出現(xiàn)了故障，在某些情況下，操作它們的人員會受到電擊。

如今，我們更加依賴技術(shù)，而技術(shù)又越來越容易受到空間及其獨(dú)特的自然災(zāi)害的影響。

空間輻射--空間廣闊、寒冷、黑暗，而且充滿了輻射。空間輻射主要來自銀河系宇宙輻射--從其他星系拋出的高能粒子--和太陽粒子事件--來自我們自己太陽的高能粒子。

在空間輻射中，原子在星際空間被加速到接近光速的速度。最終，電子被剝離出來，只剩下帶正電的原子核。

人類觀察和計(jì)算太陽黑子已經(jīng)有400多年了，這成為世界上持續(xù)時(shí)間最長的實(shí)驗(yàn)。太陽有一個(gè)11年的太陽黑子周期，此刻，我們正處于這個(gè)周期的中間?，F(xiàn)在，它正接近 "太陽最大值"，在那里發(fā)生最大的太陽活動。下一個(gè)“太陽最大值”預(yù)計(jì)將在2025年時(shí)開始。

圖解：由太陽耀斑引起的北極光。圖源：Shutterstock/Mike-Hubert.

人們熟知的北極光是由太陽輻射引起的可見效果。地球的磁場保護(hù)我們免受空間輻射的大部分危險(xiǎn)，它將帶電粒子引向兩極，在那里帶電粒子進(jìn)入大氣層并產(chǎn)生了美麗的極光。

但是輻射也會影響技術(shù)和人類。在強(qiáng)大的太陽輻射風(fēng)暴期間，高能質(zhì)子可以破壞衛(wèi)星內(nèi)的電子電路和宇航員的生物DNA。飛越北極的乘客和機(jī)組人員將暴露在更大的輻射下。

這些輻射風(fēng)暴會導(dǎo)致飛機(jī)產(chǎn)生錯誤，使導(dǎo)航操作變得非常困難。高能質(zhì)子還能使大氣層中的原子和分子電離，形成一層自由電子。這個(gè)層可以吸收高頻無線電波，造成高頻通信的停電，也被稱為短波無線電。

隨著我們對技術(shù)的日益依賴，預(yù)測空間天氣是至關(guān)重要的。然而，對專家來說，準(zhǔn)確預(yù)測天氣是長期以來一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題

預(yù)測空間天氣——了解太陽黑子的復(fù)雜性將有助于我們預(yù)測是否可能發(fā)生重大的太陽耀斑。我和我的同事開發(fā)了一個(gè)實(shí)時(shí)自動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用圖像處理和人工智能技術(shù)來監(jiān)測和分析太陽衛(wèi)星數(shù)據(jù)。這有助于預(yù)測未來24小時(shí)內(nèi)發(fā)生太陽耀斑的可能性。

我們開創(chuàng)了自動處理的新技術(shù)如：檢測活動區(qū)域和提取太陽黑子。這一技術(shù)由美國國家航空航天局的太陽動力學(xué)觀察站衛(wèi)星捕獲。我們還推出了第一個(gè)自動和實(shí)時(shí)的系統(tǒng)來對太陽黑子進(jìn)行分類。在此之前，太陽黑子的分類是一個(gè)由專家費(fèi)盡心思進(jìn)行的手工過程。

太空任務(wù)和宇航員更有可能受到輻射的影響，因?yàn)樗麄儧]有受到地球磁場的保護(hù)。對人類的影響可能包括輻射病，癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加，退行性疾病，以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響。

盡管有這些風(fēng)險(xiǎn)，但人類和機(jī)器人的太空活動仍在增加，美國國家航空航天局正在努力在2030年代之前讓人類登陸火星。目前有兩個(gè)漫游車：好奇者號和毅力號以及一個(gè)登陸器在火星上運(yùn)行，另一個(gè)漫游車計(jì)劃在2022年發(fā)射。

我們的空間天氣預(yù)測系統(tǒng)是公開的，現(xiàn)在被用作美國宇航局機(jī)器人任務(wù)的決策工具之一，并用于管理美國宇航局的錢德拉X射線觀測站軌道上的輻射影響。

隨著我們繼續(xù)深入太空，我們需要加強(qiáng)我們目前的空間天氣預(yù)測能力，以建立一個(gè)關(guān)于太陽活動的更大畫面，并減輕其在太陽系周圍的影響。

這項(xiàng)任務(wù)的挑戰(zhàn)性是難以置信的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的太陽觀測都是從地球的視野中進(jìn)行的。對太陽特征的演變進(jìn)行更好的建模和調(diào)查是十分必要的，因?yàn)檫@可以幫助我們適應(yīng)圍繞太陽的急劇變化的天體軌道。

BY: inverse

FY:?秋白

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