太阳磁暴对地球的影响有哪些

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太阳磁暴对地球上的电力系统有较大影响。

强度最高的G5磁暴能够大面积地影响电压控制和电力保护设备，甚至造成电力系统的彻底崩溃以及电力变压器损坏。一场G5磁暴还可能损害无线电波，破坏电话通讯、互联网和全球导航卫星系统，让人类生活陷入混乱。

迄今记录在案的规模最大的磁暴是1859年的卡林顿事件。这场超级太阳风暴破坏了欧洲和北美的电报系统，世界许多地方都出现了极光。

太阳磁暴的形成

太阳耀斑的喷出物常在其前缘形成激波，以1000公里/秒的速度，约经一天，传到地球。太阳风高速流也在其前缘形成激波，激波中太阳风压力骤增。当激波扫过地球时，造成磁层顶地球一侧的磁场增强。这种变化通过磁流体波传到地面，表现为地面磁场增强，就是磁暴急始。

急始之后，磁层被压缩，压缩剧烈时，磁层顶可以进入同步轨道之内。与此同时磁层内的对流电场增强。如果激波之后的太阳风参数比较均匀，则急始之后的磁层保持一段相对稳定的被压缩状态，这对应磁暴初相。

每日科普——太阳风原来这么可怕

磁流体作为一种特殊的功能材料,是把纳米数量级(10纳米左右)的磁性粒子包裹一层长链的表面活性剂，均匀的分散在基液中形成的一种均匀稳定的胶体溶液。磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成。一般常用的有、、Ni、Co等作为磁性颗粒，以水、有机溶剂、油等作为基液，以油酸等作为活性剂防止团聚。由于磁流体具有液体的流动性和固体的磁性，使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象，如法拉第效应、双折射效应和线二向色性等。这些性质在光调制、光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景。

磁流体在磁场的作用下形成丰富的微观结构，这些微观结构对光产生不同的影响，能在很大的程度上改变光的透射率和折射率、产生大的法拉第旋转、磁二向色散性、克尔效应等。磁流体的这种在磁场中的特性可以用在磁光开关、磁光隔离器、磁光调制器、粗波分复用器等。

磁流体力学是结合经典流体力学和电动力学的方法，研究导电流体和磁场相互作用的学科，它包括磁流体静力学和磁流体动力学两个分支。

磁流体静力学研究导电流体在磁场力作用于静平衡的问题；磁流体动力学研究导电流体与磁场相互作用的动力学或运动规律。磁流体力学通常指磁流体动力学，而磁流体静力学被看作磁流体动力学的特殊情形。

导电流体有等离子体和液态金属等。等离子体是电中性电离气体，含有足够多的自由带电粒子，所以它的动力学行为受电磁力支配。宇宙中的物质几乎全都是等离子体，但对地球来说，除大气上层的电离层和辐射带是等离子体外，地球表面附近(除闪电和极光外)一般不存在自然等离子体，但可通过气体放电、燃烧、电磁激波管、相对论电子束和激光等方法产生人工等离子体。

能应用磁流体力学处理的等离子体温度范围颇宽，从磁流体发电的几千度到受控热核反应的几亿度量级(还没有包括固体等离子体)。因此，磁流体力学同物理学的许多分支以及核能、化学、冶金、航天等技术科学都有联系。

“太阳风”顾名思义，就是从太阳上吹出来的，不过却不是我们平常所见到的风，太阳风是从恒星上层大气射出的超高速等离子体（带电粒子）流。在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。

太阳风的密度与地球上的磁场密度相比是非常稀薄而微不足道的。一般情况下，在地球附近的行星际空间中，每立方厘米有几个到几十个粒子，而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。然而太阳风虽十分稀薄，但它刮起来的猛烈劲，却远远胜过地球上的风。在地球上，12级台风的风速是每秒32.5米以上，而太阳风的风速，在地球附近却经常保持在每秒350 450千米，是地球风速的上万倍，最猛烈时可达每秒800千米以上。太阳风是从太阳大气最外层的日冕，向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的，其主要成分是氢粒子和氦粒子。太阳风有两种：一种持续不断地辐射出来，速度较小，粒子含量也较少，被称为“持续太阳风”；另一种是在太阳活动时辐射出来，速度较大，粒子含量也较多，这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大，当它抵达地球时，往往引起很大的磁暴与强烈的极光，同时也产生电离层骚扰。太阳风的存在，给我们研究太阳以及太阳与地球的关系提供了方便。

太阳风是太阳喷射出的带电粒子，是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。

在本世纪之前，这类情况对人类并没有什么影响。但是，到了20世纪，人们发现，磁暴会影响无线电接收，各种电子设备也会受到影响。由于人类越来越依赖于这些设备，磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说，在磁暴期内，无线电和电视传播会中断，雷达也不能工作。

同时，太阳风暴对地球气候和地球运动有长期影响，对于人类社会的高技术系统，如空间飞行器、飞行器上的仪器和宇航员、短波通讯、导航、遥感有很大的危害。因此，太阳风暴通过高技术对人类生存环境产生重大影响的影响。

（1）日地空间环境

纵然没有太阳活动，太阳也会向它周围的空间输出电磁辐射和太阳风（即高速带电粒子流）。太阳风与地球磁场相互作用，使得地球磁场朝着太阳的那一方向产生类似船头破浪那样的弓形激波。因此，太阳电磁辐射、太阳风、地球大气层构成了日地空间基本环境。一旦有了太阳活动，就可能在日地空间产生“风暴”。

（2）太阳活动对日地空间环境的扰动方式

突然增强的电磁辐射（耀斑）；

高能粒子注入日地空间（耀斑或日珥爆发）；

大量的磁化等离子体冲击地球磁层（日冕物质抛射或日珥爆发）；

这些扰动引起地球磁场激烈变动，电离层发生强烈骚扰地球高层大气化学成分、密度和温度发生急剧改变。上述变化可能进一步引起如下灾害性事件：

宇航员可能受到辐射伤害；

无线电传播受到强烈干扰；

电磁遥感测量在磁暴期间常常发生错误；