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完美太阳风暴

   世界时2012年7月23日,太阳右侧爆发了一次超大日冕物质抛射事件(CME),以大约3000km/s的速度向外喷射出一群巨型的太阳物质,并在太空中迅速散开传播。当时,美国国家航空航天局NASA发射的一对双子星STEREO中的Ahead卫星正好处于传播方向,有幸捕捉到了此次的创历史记录的大尺度事件,此次事件也是STEREO卫星自发射以来其所观测到的速度最快的日冕物质抛射事件。

监测太阳风暴的“功臣”

  STEREO双子星,即日地关系天文台,发射于2006年,分别位于地球绕太阳公转的轨道前方和后方,可在不同的角度对太阳进行立体观测,其目的之一是研究日冕物质抛射从日冕向行星际空间传播的演化过程,图1是当时的STEREO双子星和日地位置关系示意图。令人高兴的是,此次的大事件由于未朝向地球,对我们并没有产生危害,而且STEREO卫星正好能提供完整观测数据,提供了一次研究太阳爆发活动如何影响太阳周围空间环境的绝佳机会。

图1 STEREO双子星与日地位置关系示意

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活动区AR2046爆发大X级耀斑

  北京时间2014年4月25日08:17,新生活动区2046(S17W78)爆发了一个大X射线耀斑(X1.3)。目前该活动区面积为70个太阳面积单位,磁类型为Beta类型,位于日面西边缘,即将转出日面。

  此次爆发活动伴随有偏晕的日冕物质抛射,但由于爆发位置位于日面西边缘,不正对地球,预计不会引发大的地磁扰动。未来1-2天,预计活动区2046仍有可能爆发M级及以上X射线耀斑。

  关于该活动区的发展态势,我们将密切关注并及时通报。

图1 SDO卫星观测到的X级耀斑


图2 太阳X射线耀斑

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磁层等离子体探测

   等离子体是磁层中各种物理过程的主要参与者,比如极光,就是等离子体从极区进入大气层导致的。我们知道,磁层中的主要物质就是等离子体,它们被加速、减速、传输、扩散,从而在磁层中不同的地方,有不同的分布和能量。对于这些过程的理解,是空间物理学家们认识磁层物理现象的终极目标。在这个过程中,有一些科学卫星被发射升空,探测磁层中的等离子体情况,这也是迄今为止,人类对磁层等离子体进行探测的主要手段。在磁层探测中,我们需要测量等离子体的速度分布、能谱、质谱和角分布等参量,以了解在磁层这个广袤的空间区域中,等离子体是呈现一种什么样的状态,并对太阳风暴如何做出响应的。探测技术上和行星际太阳风探测大同小异,我们就不再做进一步介绍。对等离子体的探测大致分为三种方式:原位探测、成像探测和多卫星联合探测。

对磁层进行探测的部分卫星

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活动区AR2017爆发大X级耀斑

  北京时间2014年3月30日凌晨01:35,活动区2017 (N10W34)爆发了一个大X射线耀斑(X1.0)。此前,该活动区曾在3月29日相继爆发了一个M1.0和M2.0级X射线耀斑。目前该活动区面积已减小至100个太阳面积单位,磁类型变为Beta-Gamma-Delta类型。

  地球同步轨道大于10MeV高能质子最高通量曾达3.2pfu,预计不会达到质子事件水平。由于没有伴随正对地球的日面物质抛射,预计不会引发大的地磁扰动。未来几天,预计活动区2017仍有可能爆发M级及以上X射线耀斑。

  关于该活动区的发展态势,我们将密切关注并及时通报。

图1 SDO卫星观测到的X级耀斑


图2 太阳X射线耀斑

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日冕物质抛射监测

   我们已经知道,日冕物质抛射是规模最大、对地球环境影响最为严重的太阳爆发活动现象。如果抛射出的物质对着地球方向传播,则会对地球的高能粒子环境和地磁环境造成强烈扰动。日冕抛射出的带电粒子达到地球的时间为数十个小时,空间天气预报人员可利用这段时间通过监测提前发出预警,采取防御措施降低影响。那么,日冕物质抛射到底如何监测呢?

日全食原理图及1999年日全食期间拍到的日冕

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