极端太阳风暴“加农”侵袭地球等离子层，创下历史最低纪录
2024年5月，一场罕见的强烈太阳风暴——“加农”风暴（又称“母亲节风暴”）重创地球的等离子层，导致其收缩至历史最低水平，并暴露了其复原过程中隐藏的复杂机制。这一事件为科学家提供了前所未有的观测机会，揭示了强烈空间天气如何影响地球的保护屏障，以及相关导航、通信系统的运行状况。这一研究由名古屋大学主导，相关成果已发表在《地球、行星与空间》期刊上。
此研究依托于日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于2016年发射的阿拉斯卫星。该卫星能够深入地球等离子层，监测其中的等离子波动及磁场变化。在2024年5月10日至11日的风暴期间，阿拉斯卫星恰好处于理想观测位置，首次获取等离子层在超级风暴压缩下的完整动态数据。
“通过阿拉斯卫星的持续观测，并结合地面GPS接收器监测电离层动态，我们全面记录了等离子层显著收缩和其缓慢复原的过程，”名古屋大学地球-空间环境研究所的领衔研究者新堀淳树博士指出，“这些数据为分析空间天气对技术系统的干扰提供了关键洞见。”
等离子层与地球的磁场协同作用，可减少来自太阳高能粒子的冲击，为人类的卫星及各类技术设备提供天然保护。然而，“加农”风暴将这一防护屏障从正常的高度4.4万公里压缩至仅9600公里，在短短9小时内减少至其原本体积的五分之一。
通常情况下，等离子层会在一天至两天内复原，但受到负风暴现象（negative storm）的影响，这一次的复原时间创下纪录，耗时超过四天。负风暴指强烈加热改变大气化学成分，导致电离层的氧离子数量急剧下降，从而削弱了为等离子层输送粒子的能力。这种现象仅能通过卫星观测捕捉到。此外，这次风暴期间，许多在轨卫星受到电气系统故障困扰，全球定位系统（GPS）信号精度下降，甚至无线通信一度中断。
新堀博士透露：“风暴初期，地极地区出现剧烈加热效应，随后电离层充电粒子数量大幅减少。这一现象明显延缓了等离子层的恢复过程。随着负风暴对复原影响的首次被清晰观察，我们得以深入研究这一机制如何长期影响空间天气预测及技术安全。”
“加农”风暴的另一重大影响体现在极光捕获范围的极大扩张。平时极光仅出现在靠近两极的高纬度区域，例如北极圈和南极圈。然而，在5月的超级风暴期间，太阳活动显著压缩地球磁场，使带电粒子得以沿着磁力线向更靠近赤道的地区传播。在风暴顶峰，极光覆盖范围向低纬度延伸，日本、墨西哥及南欧等罕见极光的区域也目睹了这场壮丽天象。
通常情况下，极光因磁场引导太阳粒子集中在两极上空而形成。而“加农”风暴的强烈力量不仅挤压了地球的磁场，还导致极光跨越以往界限，有力说明强烈太阳风暴对地球磁环境的深远扰动。
此次观测结果为地球等离子层在严重太阳风暴下的动态变化提供了更为细致的理解，也揭示了能量如何在这一空间区域传递。研究发现，不仅影响了地表导航、通信和卫星运行的安全，还揭示未来必须采取措施，保护关键技术设备免受极端空间天气的冲击。
新堀博士表示：“明确等离子层恢复所需时间，对于预测未来空间灾害事件以及保护依赖稳定技术环境的现代社会具有不可估量的意义。”
这一具有里程碑意义的研究成果再次凸显了太阳活动对地球环境与技术系统的潜在威胁，同时呼吁全球科学界加强对空间天气领域的监测和研究力度。
这篇报道通过科学视角解析了“加农”风暴的全过程及其连锁影响，聚焦应对极端空间天气挑战的必要性。
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看来等离子不仅是游戏中的酷技能，它还是守护地球的无形屏障，硬核到不行啊！
感叹阿拉斯卫星的观测能力，科技工具帮助人类揭开自然的神秘面纱，一切都值得期待！