太阳发了一条朋友圈，然后我们就看见了极光

地磁暴、极光，这两条消息刷爆了我的朋友圈，相信你也在社交软件上或多或少看到了相关的消息。

尤其是东三省的朋友们，你们有福了，晚上窗外就能目睹极光。但是你知道吗，这些现象的本质，就是太阳刚刚发的一条“朋友圈”。

据国家空间天气监测预警中心消息，北京时间12月1日17时到12月2日8时，受太阳日冕物质抛射（CME）爆发影响，地球出现3小时Kp为7的大地磁暴，3小时Kp为6的中等地磁暴，以及9小时小地磁暴。”

什么是太阳日冕物质抛射？

所谓CME，指的是环绕太阳的一圈等离子环中，向外释放了等离子体和磁场。这些等离子体被抛射到整个太阳圈（heliosphere)中，处于太阳圈中，小到每一个细胞都会被波及。太阳圈，也称日球层，指的是由太阳上层大气射出的超高速等离子体流，吹入星际物质（由银河系渗入的氢和氦）的空间中造成的磁性气泡。这个磁性“气泡”跟我们日常中的气泡不一样，它非常非常的大，就连冥王星也被包裹在太阳圈中。

由太阳耀斑引发的CME，不过此次CME并没有波及地球

相当于太阳在朋友圈拉了一个分组，CME就是分组可见。但是光有分组不行，还要在分组里面发朋友圈，才能让这个分组真正有意义。于是太阳耀斑开始活动了，耀斑是在太阳的盘面或边缘观测到的突发闪光现象，每次耀斑大约释放出160拍吨（petaton）TNT的能量总和。

左边黄色部分是

正如朋友圈消息一样，有的消息就是刷刷存在感，比如“我今天到内蒙古看海了”，“我今天拿了一个五杀”。也有非常炸裂的消息，比如明星艺人官宣、朝阳群众又破案了等等。耀斑对地球这个吃瓜群众的影响，亦是有大有小。

1859年的卡灵顿事件，第10太阳周期（1855～1867年）期间的一场强大地磁风暴。太阳的日冕物质抛射撞击地球磁场，并诱发有纪录以来最大的地磁风暴。这场风暴造成强烈的极光，并对电报系统造成严重破坏。闪焰和结合的主要日冕物质抛射直接扑向地球，仅耗费17.6小时就完成1亿5千万公里的旅程。

卡灵顿事件中最广为流传的故事，是美国洛杉矶天空出现了极为耀眼的极光，使得当地金矿工人以为是天亮了而开始准备早餐。遍布欧洲和北美洲的电报系统失灵，一些正在操作电报的人员遭到电击，电报塔发出火花。尽管一些电报机已经关掉了电源，但报务员仍然可以继续发送和接收资讯。

如果卡灵顿事件放在今天，手机、电脑等所有电子设备基本上都会失灵，还会对大型通信设施造成损害。

好在太阳的每个周期都不一定比上个周期活动更剧烈。一些公开资料显示，太阳周期是11年，不过这个数据并不准确。太阳周期最长是14年，最短9年。此外，只有在1870年到2020年的平均周期是11年。

从国家空间天气监测预警中心的消息来看，此次CME对地球的影响不大。

抬头就能看到极光

极光是一种等离子体现象，地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气（热层）中的原子碰撞造成的发光现象。一般来说，不论是地球还是其他有磁场的星球，极光只会发生在高纬度地区，距离地磁极10°至20°，纬度宽约3°至6°的区域。

既然极光本身是一种能量释放的过程，那么当CME时，更多的等离子体会加剧地球磁场上这些原子的碰撞，这就使得原本的极光更绚烂，更明亮，同时在低纬度地区也会受到CME的影响，高层大气中的原子分子开始碰撞并释放能量，产生极光。

这就解释了为什么我们能在东三省和北京周边地区看到极光。

极光的颜色取决于发生碰撞的原子，比如北极的极光通常是绿色的，这是由于在热成层的氮和氧原子被电子激发。虽然出现在我国东北地区上空的极光是红色的，但是其中主要作用的原子，依然是氧原子。为什么同一个原子产生的颜色不相同呢？因为具体什么颜色不仅取决于是什么原子在释放能量，还取决于其中能量的级别。以氧原子为例，能量较多就是绿色，较少就是红色。

地磁暴

由太阳耀斑产生的太阳风冲击波会和地球的磁场相交互，造成磁层扰动。当这个冲击波的能量转移到地球的磁层中，其结果是通过地球磁层的等离子体增加（由磁层内增加的电场驱动），以及磁层和电离层中的电流增加。这就好像是你朋友圈刷得正起劲，突然收到一条消息，“电量低，手机将于60秒后关机”一样，虽然和朋友圈的内容不相关，却影响了你接着刷手机的体验，而且如果你不充电，就不能接着刷手机了。

太阳活动对地球磁场产生的影响示意图

磁暴的频率会随着上文提到的太阳周期而变动，太阳表面耀斑与CME次数增加，辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。同时磁暴发生时会增强电离层的游离化，这也就解释了为什么能在世界各地都看到极光。尤其是一些海上和飞行作业，可要小心了，磁暴的影响除了通信设备外，还会让雷达和罗盘失效。

虽然人类可能没什么感知，然而磁暴还会对生物产生影响。海龟、鲸、某些鸟类、某些鱼类和鼹鼠可利用地球磁场进行导航。这些动物的头部有含有磁性物质的特殊细胞，这些磁性物质受磁场的影响而会按磁力线的方向排列。这些排列信息可通过神经系统传到大脑，大脑将这些排列信息进行分析和处理，可发出指挥动物行进方向的指令。

比如海龟就是通过感应地球磁场进行导航的，幼龟在美国佛罗里达海岸破壳而出后在大西洋里生活几年，成年后回到出生地进行交配、繁殖，靠的就是头部的磁性“罗盘”。一旦发生了磁暴现象，这些依靠磁场导航的生物很可能会彻底迷失方向。

好在的是，根据国家空间天气监测预警中心的消息，本次磁暴持续时间并不长，造成的影响也不大。

本文来自微信公众号：硅星人Pro（ID：Si-Planet），作者：苗正