太阳扫射CME 大磁暴再临地球

        2019年5月14日，地球再次爆发大地磁暴，地磁Kp指数出现1个7、1个6（Kp指数范围为0到9），是今年以来最强的地磁扰动事件。而上次发生大地磁暴，则要追溯到2018年中元节期间的8月26日，距离现在已经过去大半年了。

图1  5月14日的大地磁暴

    事后分析认为，本次大地磁暴的“元凶”是太阳上的活动区AR2740。它在5月10日爆发了一个B2级耀斑，伴随有日冕物质抛射（CME）。当CME中的大量高速等离子体云经过日地之间3天多的奔波后，于13日晚到达地球附近，引起地球磁场的剧烈扰动，导致了这次地磁暴的发生。

图2  5月10日B2级耀斑伴随的CME

    经过进一步分析，我们发现AR2740着实不简单，它的生命力实在太顽强了。这个活动区在3月20日就在日面生成，当时编号为AR2736，于3月24日转出可视日面；随后于4月7日重新转入可视日面，编号为AR2738，于4月19日转出可视日面；直到5月3日再次转入可视日面，编号为AR2740，于5月15日逐渐消失于日面。

图3  AR2736、AR2738、AR2740

    这个活动区在日面上存在了50多天，最大时达到了400个太阳面积单位。而2018年一整年仅出现过一个面积超过200个太阳面积单位的活动区AR2699，那还是在遥远的2018年2月。由此可见，活动区AR2736/38/40确实是太阳活动低年难得一见的大块头。不过，这个活动区磁类型的演化实在称得上顽固，导致它的爆发活动也时大时小，先后产生了三波不同量级的耀斑。

图4  AR2736、AR2738、AR2740产生的耀斑情况

    在AR2736时，磁类型达到过复杂的Beta-Gamma-Delta型，在3月下旬产生了十几个C级耀斑，最大为C5.6级。其中，3月20日的C4级耀斑伴随有明显的CME（图5），但并没有引起比较明显的地磁暴，仅仅带来了略微的地磁扰动（图6）。

图5  3月20日C4级耀斑伴随的CME

图6  3月20日CME引起的地磁扰动

    在AR2738时，磁类型仅为Beta型或Alpha型，只在4月下旬产生了一些B级耀斑，没有产生C级耀斑，也没有引发地磁扰动。

    在AR2740时，磁类型再达到略微复杂的Beta-Delta型，在5月上旬产生了十几个C级耀斑和多个B级耀斑，并像机关枪扫射一样，伴随向日冕外喷射了多次CME。其中，5月3日的C1级、6日的C2级耀斑伴随的CME比较明显（图7、图8）。

       5月3日的CME抛射方向太偏，喷发的物质没有朝向地球，没有引起地磁暴。

图7  5月3日C1级耀斑伴随的CME

        5月6日的CME虽然也是一个偏晕CME，但仍有部分抛射物质到达了地球，在11日引起了小地磁暴。

图8  5月6日C2级耀斑伴随的CME

图9  5月11日的小地磁暴

       到了5月10日，B2级耀斑再来一波CME，其中的高速太阳风最快速度达到550km/s左右，于5月13日晚上便迫不及待地来到地球附近（图10）。对地球磁场造成的结果是：5月14日，地磁Ap指数达到了36，标志极光活动水平的AE指数达到1800nT左右，地磁Dst指数达到-65nT左右。

 图10  5月13-14日地球磁场扰动

图11  5月14日的AE、AL等指数

图12  5月13日-15日的Dst指数

    由上可见，虽然我们现在处于第24太阳活动周的太阳活动低年，太阳活动水平较低。但是，正如我们常常提到的太阳爆发活动的偶发性，近期太阳上的大活动区AR2736/38/40 比较活跃，持续爆发了一些小耀斑（C级和B级），并像是机关枪一样不断地向外扫射日冕物质（CME），主要成分是高速高温的等离子体。如果这些喷射物质能够到达地球附近，就会快速冲击地球周围的磁场，我们就得享受地磁暴盛宴了。当然，也是看极光的好时机。

图13  5月14日在美国密歇根州拍到的极光