在2025年母親節當天的一場強烈太陽風暴期間，科學家發現一種神秘的電離層現象——零星的 E 層，變得異常活躍，尤其是在風暴恢復期間。這些富含金屬的薄片似乎從兩極向赤道蔓延，為地球大氣中長期被忽視的區域帶來了新的亮點。

科學家發現，在最近的一次太陽風暴期間，一種名為“零星E層”的稀有電離層云在全球范圍內激增，這為人們了解太空天氣被忽視的影響提供了新的視角。圖片來源：NASA科學可視化工作室和NASA DRIVE地球空間風暴科學中心

白色軌道軌跡：風暴期間所有繞地球運行的衛星

橙色軌道：六艘 GDC 航天器的擬定軌道

橙色到紫色的線：地球周圍的磁場線

藍色軌跡：太陽風速度追蹤器

綠云：電場電流強度

地磁風暴刺激電離層形成電離層

九州大學的科學家在母親節發生的一次強地磁風暴中發現了地球表面高空的驚人現象。該團隊將他們的研究成果發表在《地球物理研究快報》上，報告了大氣層中一個鮮為人知的部分——零星E層——的異常行為，該層位于海拔約90至120公里處。

電離層的這個區域是神秘的電離金屬粒子斑塊的所在地，被稱為零星E云。這些云很薄，厚度只有1到5公里，但卻極其密集。它們突然出現，然后又迅速消失。在太陽風暴的恢復階段，這些云急劇增強。

研究人員發現，這種現象集中在東南亞、澳大利亞、南太平洋和東太平洋。更耐人尋味的是，他們發現這些云層似乎在全球范圍內移動，首先出現在極地附近，然后逐漸出現在低緯度地區。這種模式表明風暴引發了大規模大氣波。

這張可視化圖表展示了地球磁層正遭受地磁風暴襲擊的場景。MAGE 模型模擬了 2024 年 5 月 10 日至 11 日期間發生的真實事件。視頻來源：NASA科學可視化工作室和 NASA DRIVE 地球空間風暴科學中心

重新審視被忽視的電離層

“在研究母親節地磁風暴時，許多研究人員關注的是電離層F層的情況。它位于海平面以上約150-500公里，是電離最活躍的地方，”領導這項研究的九州大學理學院教授劉慧欣解釋說。“由于偶爾出現的E層似乎并未受到太陽風暴的影響，因此在風暴期間的研究并不深入。但我們想看看像母親節地磁風暴這樣強大的事件是否會對E層造成影響。我們的發現非常有趣。”

為了進行調查，該團隊收集了大量數據。他們使用了37臺地面雷達（稱為電離層探測儀），并結合了環繞地球的COSMIC-2衛星網絡的測量數據。這些結合使他們繪制出了迄今為止最詳細的全球地圖之一，展現了強太陽風暴期間和之后的零星E活動。

來自兩極的線索：追蹤E層運動

“如此大量的數據對于探測零星E層的存在以及追蹤它們隨時間推移的形成位置都至關重要，”劉繼續說道。“我們在分析中發現，零星E層形成于太陽風暴的主要階段之后，也就是我們所說的恢復階段。零星E層也首先在地球兩極周圍的高緯度地區被探測到。然后，隨著時間的推移，它們逐漸在低緯度地區被探測到。這種從高緯度向低緯度傳播的特性表明，零星E層很可能是由東區中性風擾動造成的。”

了解E層的活動至關重要，因為它有可能干擾高頻（HF）和甚高頻（VHF）波段的無線電通信。研究團隊希望他們的新發現能夠更好地理解E層活動以及這種獨特現象在電離層中是如何產生的。

預測潛力：緩解未來通信中斷

“我們現在知道，在太陽風暴的恢復階段，零星的Es信號會增強，因此，或許我們可以利用研究中發現的傳播特性，更準確地預測零星的Es信號，并減輕潛在的通信中斷，”劉總結道。“我們還計劃重新審視其他太陽風暴的數據，看看能否更好地理解這些現象。”

編譯自/ScitechDaily