据中国气象局预测，3月24日、25日、26日可能出现地磁活动。其中，预计25日将出现中度以上地磁暴或磁暴，地磁活动预计将持续到26日。
相关消息一公布，“磁暴”话题就频频登上各社交平台热搜。
也有网友表示，磁暴或多或少对身体造成了影响。
那么磁暴到底是什么？它们真的对我们的身体有各种影响吗？其实去年12月1日左右发生了磁暴，一些天文爱好者在北京观测了极光……今天就来说说吧！
去年12月1日，有网友拍到了北京的北极光。图片来自微博
对古代太阳风的召唤：
极光和磁暴
1.
什么是极光
想知道什么是地磁风暴吗？首先我们来说说很多人都熟悉的极光是如何发生的。
极光是一种发光的太空天气现象。当来自太阳的大量高能带电粒子流（也称为太阳风）进入地球磁场时，大部分粒子会被磁场线集中并在磁极周围偏转，并在磁极处碰撞和落下。对于高层大气（超过100公里）的粒子，当大气粒子获得能量、被激发或带电，然后返回到其初始基态或与中性粒子结合时释放的部分能量被释放到大气中。可见光的形式。
由于现在的磁极在地理上也靠近南北两极，因此这种发光现象集中在高纬度地区（特别是磁极周围的高“磁纬度”地区，也称为极光带），而极光还有另一个名字。
太阳高能粒子流（太阳风）与地球周围及地磁相互作用示意图
2.
为什么北极光有不同的颜色？
北极光的绚丽色彩与不同的大气粒子和排放过程以及不同的海拔高度有关。
作为最常见的
绿色极光
当氧原子被激发到激发态并短暂（在一秒到几秒内）返回基态时发出的光，通常在100 到200 公里的高度。
红色极光
这也是恢复后激发态氧原子的释放，但这个过程需要很长的时间（从几十秒到一百多秒）。如果在此期间与其他粒子碰撞，该部分粒子就会失去能量。因此，红色极光主要出现在海拔相对较高（约200-350公里）、粒子密度较低的地方。
一般来说，高空发光粒子比较细，因此红色极光的强度比绿色极光弱。
但由于极光带距离我国数百公里甚至更北，我国北部地区看到的极光高度角较低，且那里有地球表面曲率、地形等障碍物是。因此，在我国北部等中纬度地区，高度角实际上较低，更容易看到相对较弱的红色极光。
另外，氮原子被激发电离后会发出蓝光，但由于氮原子很难被激发电离，所以极光不像红色和绿色极光那样频繁出现。
日本等中纬度地区极光高度、颜色与可见范围关系示意图。图片来源：中国国家地理
3.
什么是地磁风暴？
来自太阳的高能带电粒子流主要源自太阳大气的最外层——
电晕。当电晕的温度非常高且材料非常薄时，材料以带电等离子体的形式存在。
正常情况下，这些带电粒子受到封闭的太阳磁场的束缚，很难大规模逃逸，但有两种情况可以顺利喷射：
首先，日冕具有某些相对稳定的结构（持续数天），例如冕洞，其温度较低，磁力线相对开放，带电粒子的流动受到这些约束就可以轻松逃脱。这里存在太阳磁场，在冕洞内形成高速流动。
更引人注目的是由强烈的太阳活动（包括但不限于耀斑）引起的不寻常的磁场扰动，导致磁力线部分打开，当这些“磁场间隙”发生时就会变得更具性。带电粒子快速逸出并形成日冕物质抛射。
（芝商所）
事件—— 后者往往会导致更严重的事件
磁暴。
去年12 月地磁风暴期间太阳的远紫外图像。照片右下角的暗区是一个温度较低、磁力线相对开放的日冕洞，有助于高能带电粒子流的产生以及近期的磁暴和极光活动。图片来源：NASA 太阳动力学观测站（SDO）
当日冕物质抛射对应的高能粒子流进入地球磁场时，使地球磁场压缩变形，向磁层区域注入大量带电粒子，引起磁层环电流突变。到
变化的电流产生变化的磁场
，这部分带电粒子流赋予了地球磁性。
额外的
感应磁场的一部分，这个附加部分称为
地磁扰动
，较强的称为。
磁暴。
所以
地磁风暴和极光是受这些太阳高能粒子流影响的方程的两侧，监测地磁风暴事件的强度可以预测极光强度。
一般来说，越直接面向地球，日冕物质抛射速度越快，地磁风暴就越强。 CME 通常通过CME 两端之间的角度来测量，该角度是一个完整的圆（360 度）。 ）称为Halo CME。这种类型的日冕物质抛射事件通常直接针对地球，引起速度非常快且通常很强的磁暴。
电、磁和光相互交织：
磁暴对生命的影响
地磁风暴不仅直接反映了地球磁场的强烈扰动，而且还代表了冲击地球高层大气的高能粒子流。
在此类磁暴期间，靠近磁极的高纬度地面会因磁场的快速变化而进一步激发感应电流，
对当地电网等造成一定的干扰。
，还
高纬度地区的地磁导航、卫星导航、低频无线电导航也存在重大问题。
由于高能带电粒子流的增强，一些带电粒子深入极地平流层，增加了该水平的电离辐射。
预计途经极地地区的航班也会受到轻微影响。
研究数据摘要显示，单次极地飞行期间接收的剂量为2.5-4 Sv/h（在太阳活动高峰期间达到上限），而自然背景辐射为12-12 Sv/h。 （约0.2 Sv/h），但如果您每年在太阳活动高峰期飞行几次，甚至长时间飞行，则远低于安全电离辐射剂量阈值（建议人类使用）。对于普通人来说，辐射剂量为每年1000Sv，对于专业人员（1000Sv）每年为20000Sv，所以没有明显的影响，但对于常年在极地航线上工作的空乘人员来说，总辐射剂量为：一些研究认为是存在的。该剂量可能接近安全阈值，需要进一步研究证实。
大气层之外，
在轨宇航员需要小心，因为高能粒子流和地磁场扰动会影响电气部件的运行以及空间站和人造卫星的飞行姿态。
即使对于一些低轨道航天器，其运行区域的大气密度也稍高，因此在磁暴期间，大气密度会进一步增加，增加阻力，影响航天器的轨道变化，可能会过早下降或下降。需要阻止的事情。
并且由于当前的磁暴级别事件，
预计对包括日本在内的中纬度地区的电子设备、通讯、飞行等日常生活不会产生明显影响。
对于普通公众来说，目前没有足够的证据表明地磁风暴影响健康。在高纬度地区，公众最直观地感受到强烈的磁暴。
（更准确地说，是指以磁极为中心的高磁纬度区域。）
很可能会看到充满活力的极光，随着高能粒子流向赤道扩展，包括我国北部在内的许多中纬度地区也将看到它们。
前面说过，我国北方的极光可视角度较低，光线比较暗，所以一定要在开阔的地方，避免路灯等光污染。如果纬度不够高的话就很难了。你可以在城市和城镇看到它。
参考
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[6] Matzka, J. Stolle, C. Yamaha, Yosuke Bronkalla, O. Morschhauser, A. (2023)。地磁Kp指数和地磁活动导出指数。 https://doi.org/10.1029/2023SW002641。
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作者丨冯云梦媛，气候学博士生
审稿人丨中国科学院上海天文台韩国标准研究员
策划丨徐来
编辑丨伊诺
审稿人丨舒来琳琳
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