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太阳扫射CME 大磁暴再临地球


        2019514日,地球再次爆发大地磁暴,地磁Kp指数出现1716Kp指数范围为09),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826日,距离现在已经过去大半年了。

1  514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510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。

2  510B2级耀斑伴随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320日就在日面生成,当时编号为AR2736,于324日转出可视日面;随后于47日重新转入可视日面,编号为AR2738,于419日转出可视日面;直到53日再次转入可视日面,编号为AR2740,于515日逐渐消失于日面。

3  AR2736AR2738AR2740

    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。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20182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。

4  AR2736AR2738AR2740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,320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)。

5  320C4级耀斑伴随的CME

6  320CME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,53日的C1级、6日的C2级耀斑伴随的CME比较明显(图7、图8)。

       53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。

7  53C1级耀斑伴随的CME

        56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。

8  56C2级耀斑伴随的CME

9  511日的小地磁暴

       到了510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513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:514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。

 10  513-14日地球磁场扰动

11  514日的AEAL等指数

12  513-15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。

13  514日在美国密歇根州拍到的极光


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