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05月06日太阳X射线耀斑橙色警报事件通报

  北京时间2015年5月6日06:05,活动区AR2339(N12E70)爆发大X射线耀斑(X2.7级),06:15结束,达到橙色警报级别。活动区AR2339自5月5日转入日面以来,共产生了1个X级和2个M级X射线耀斑。目前该活动区的面积为250个太阳面积单位,磁类型为复杂的Beta-Gamma类型。

  此次爆发位置位于日面东侧,不会对近地空间环境造成大的扰动。预计未来一段时间,该活动区仍有可能爆发M级及以上级别X射线耀斑。

图1 SDO卫星观测到的X2.7级耀斑


图2 太阳X射线流量

地磁暴带来低轨道大气密度快速增加

  本次强地磁暴期间,高速太阳风带来大量的能量,通过焦耳加热和极光粒子沉降加热等方式不断加热地球大气,导致热层大气密度快速上升。低轨道航天器受到的拖曳力会突增,从而对航天器轨道运行产生极大的影响。

图1 地磁平静时期(左)和地磁暴时期的全球大气密度(右)

  一般来说,在地磁平静时,太阳风携带的能量仅为太阳极紫外辐射的十分之一,但在地磁扰动期间,局部焦耳加热会带来十倍于极紫外辐射的能量或更多。此外,地磁暴期间,由于高纬焦耳加热和高能带电粒子沉降加热等的影响,导致极区大气首先被加热、膨胀上升,使得低层较密的大气被带到较高高度上,极区高层大气密度和成分发生很大的变化;同时在大气环流的共同作用下,这种变化被带到其它高度和经纬度上,从而引起全球高层大气增温,密度和成分发生变化。

图2 卫星轨道衰变示意图

  根据大气模型计算结果,本次地磁暴期间,在350km轨道高度,全球平均大气密度大约上升了50%;在400km轨道高度,全球平均大气密度大约上升了60%;在450km轨道高度,全球平均大气密度大约上升了70%。

  低轨道高度大气密度的快速上升,会导致该轨道高度的航天器受到的拖曳力迅速增大,从而影响其姿态和轨道衰变速度,航天器有可能迅速下降成百上千米,从而完全脱离预先设定的轨道路线。严重时,会影响到地面观测网对该航天器的跟踪情况,甚至会追踪不到航天器轨迹,造成航天器“丢失”。

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地球静止轨道穿越磁层顶

  北京时间2015年3月15日从太阳抛射出的等离子体云于17日撞击地球,严重压缩了地球磁场,使地球磁层顶大小和形态发生了明显的变化。中科院空间环境预报中心利用自主开发的模式,预测到17日磁层顶日下点多次被压缩到地球静止轨道(距地心6.6个地球半径)以内,发生了多次地球静止轨道穿越磁层顶事件。

图1.地球静止轨道(红色虚线)穿越地球磁层顶(蓝色曲线)

  中科院空间环境预报中心在网页上实时发布了模式预报结果。网页不仅提供了1分钟精度实时的磁层顶和弓激波位形预报,如图1所示,还提供了磁层顶日下点距离时间序列预报以及地球静止轨道穿越磁层顶事件警报和综述等信息。从图2中所提供的预报结果,用户可以很容易获知何时发生了地球静止轨道穿越磁层顶事件,哪些经度范围内的地球静止卫星在事件中穿出了地球磁层顶。

图2 空间环境预报中心模式预测地球静止轨道穿越磁层顶事件

  2015年3月17日发生的多次地球静止轨道穿越磁层顶事件,正好被美国的静止轨道卫星GOES13和GOES15空间环境监测卫星所监测到。图3中显示了GOES13和GOES15卫星监测到的磁场水平分量(Hp)。当它们穿越地球磁层顶时,所观测到的磁场水平分量(Hp)发生了反转。如果此时穿越磁层顶的地球静止卫星是靠磁场来控制姿态的话,那么它将面临姿态控制异常的危险。

图3 GOES13和GOES15卫星观测的水平分量磁场

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第24太阳活动周最强地磁暴

  2015年3月17日,地球磁场发生剧烈扰动,地磁Ap指数达到110左右,Dst指数下降至-200nT以下,这是第24太阳活动周以来最强的一次地磁暴。

图1 地磁Kp指数


图2 地磁Dst指数

  这次强地磁扰动是由3月15日的日冕物质抛射到达地球引起的。在3月15日,太阳上的黑子群AR2297发生了一个长时间的C9.7级耀斑,并伴随有全晕日冕物质抛射。在行星际经过2天多的传播,高速等离子云于17日早上到达地球附近,太阳风速度最高上升到了650km/s左右,行星际磁场南向分量最低降至-28nT。受此影响,地球磁场发生第24活动周以来最强地磁暴。

图3 日冕物质抛射

  这次强地磁暴将会引起一系列空间环境效应。地球低轨道大气密度快速增加,对卫星轨道的拖曳作用增强。当同步轨道卫星处于子夜和黎明段时或极轨卫星经过极区时,有可能引发卫星的高表面充电。地磁暴引发了地球电离层的强烈扰动,发生强电离层负暴,将会对短波通讯的正常使用造成强烈干扰,严重时可能引起短波通讯信号中断。

  关于地磁暴的进一步进展和空间环境的最新预测,请关注中科院空间环境预报中心。

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3 月 17 日发生第 24 太阳活动周以来最大地磁暴

  北京时间2015年3月15日发生的全晕日冕物质抛射(CME)于17日11点左右到达地球,引起地球磁场强烈扰动。截止3月18日08:00,地磁有12小时达到大磁暴水平,6小时达到中等磁暴水平,3小时达到小磁暴水平,Dst指数下降至-200nT以下,此次地磁暴是第24太阳活动周以来最强地磁暴。

  受此次日冕物质抛射和冕洞高速流的持续影响,预计此次地磁暴事件还将持续3天左右。关于此次地磁暴事件的进一步发展,我们将密切关注并及时通报。

图1 3月15日卫星观测到的CME


图 2 3月17日发生的大地磁暴

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