一次強烈的太陽噴發(fā)最近引發(fā)了地球罕見的“強地磁風暴”警報，美國海軍研究實驗室捕捉到日冕物質(zhì)拋射以每秒 1700 公里的速度向我們襲來。這些來自地球的太陽輻射會對衛(wèi)星、GPS系統(tǒng)甚至電網(wǎng)造成嚴重破壞。

5月31日，一次強烈的太陽爆發(fā)引發(fā)了罕見的嚴重地磁風暴警報。科學(xué)家利用實時太空工具追蹤日冕物質(zhì)拋射，強調(diào)了它對衛(wèi)星和通信系統(tǒng)構(gòu)成的風險。圖片來源：美國海軍研究實驗室

隨著極光意外地出現(xiàn)在遙遠的南方，科學(xué)家們強調(diào)了實時數(shù)據(jù)在保衛(wèi)基礎(chǔ)設(shè)施和軍事戰(zhàn)備方面的關(guān)鍵作用。海軍研究實驗室數(shù)十年來的空間天氣研究，包括使用LASCO和CCOR-1等儀器，已被證明在預(yù)測和減輕空間天氣危害方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

我們都習慣了局部天氣預(yù)警，但并非每天都有覆蓋全球的預(yù)警。5月31日，科學(xué)家探測到太陽的一次強烈爆發(fā)，引發(fā)了地球罕見的“強地磁風暴”警告。

美國海軍研究實驗室（NRL）利用先進的太空儀器實時捕捉到了這一戲劇性事件。他們目睹的是一次強大的日冕物質(zhì)拋射（CME），即巨大的太陽等離子體和磁能爆發(fā)，直直地向我們襲來。

美國海軍研究實驗室日光層科學(xué)部的計算科學(xué)家卡爾·巴塔姆斯博士表示：“我們的觀測表明，這次噴發(fā)是所謂的‘暈日冕物質(zhì)拋射’，也就是說，它是從地球發(fā)出的，我們對數(shù)據(jù)的初步分析顯示，這次噴發(fā)的視速度超過每秒 1700 公里。”

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA ）CCOR-1日冕儀拍攝的圖像 ，顯示了2025年5月31日的“暈”日冕物質(zhì)拋射。CCOR-1日冕儀于去年發(fā)射升空，由海軍研究實驗室（NRL）設(shè)計和建造，是第一臺為NOAA提供關(guān)鍵實時觀測數(shù)據(jù)的可運行日冕儀，用于發(fā)布空間天氣預(yù)報和風暴警報。圖片來源：NOAA CCOR-1了解地磁風暴及其觸發(fā)因素

這類太陽風暴會將太陽風的巨大能量輸送到地球周圍的太空，擾亂地球磁場。當太陽磁場指向南時，它會剝離地球的保護性磁層，使帶電粒子涌入，引發(fā)強烈的地磁活動。

美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 將此次太陽風暴評定為五級中的 G4 級，屬于“嚴重”類別。

像這樣的日冕物質(zhì)拋射可能會對科技造成巨大的破壞。它們可能會暫時摧毀衛(wèi)星，擾亂GPS信號，并干擾無線電通信。在極端情況下，它們甚至會損壞航天器，增加衛(wèi)星的大氣阻力，使其偏離軌道。

巴塔姆斯說：“這種干擾可能會損害態(tài)勢感知，妨礙指揮和控制，影響精確制導(dǎo)系統(tǒng)，甚至影響電網(wǎng)，直接影響軍事準備和作戰(zhàn)效能。”

來自美國海軍研究實驗室（NRL）LASCO C3日冕儀的圖像，顯示了導(dǎo)致2025年5月31日G4級地磁風暴的“暈”日冕物質(zhì)拋射。NRL的LASCO儀器自1996年以來一直在太空運行，并促進了空間天氣領(lǐng)域的發(fā)展。圖片來源：NRL

日冕物質(zhì)拋射是太陽日冕中等離子體和磁場的巨大噴發(fā)，通常攜帶數(shù)十億噸物質(zhì)。日冕物質(zhì)拋射通常需要幾天時間才能到達地球，但據(jù)觀測，最強烈的事件最快僅需18小時即可到達地球。

“日冕物質(zhì)拋射是太陽低日冕的爆炸性釋放，是空間天氣的主要驅(qū)動因素，在了解地球磁層、電離層和熱層的狀況方面發(fā)揮著核心作用，”海軍研究實驗室空間科學(xué)部先進傳感器技術(shù)部門的研究物理學(xué)家 Arnaud Thernisien 博士解釋道。

5月30日的事件中，太陽朝向地球的一側(cè)爆發(fā)了一次相對緩慢但威力強大的耀斑。其釋放的能量將日冕物質(zhì)拋射直接擊向地球，引發(fā)了一場地磁風暴，并在遠至新墨西哥州南部的地方產(chǎn)生了極光。

NRL的太空儀器（運行于NASA和NOAA的航天器上）為此次事件提供了至關(guān)重要的實時觀測。值得一提的是，NRL自1996年以來一直運行的備受贊譽的大角度光譜日冕儀（LASCO）以及2024年發(fā)射的緊湊型日冕儀1號（CCOR-1）都傳遞了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

此類觀測對于實際的空間天氣監(jiān)測至關(guān)重要，使預(yù)報員能夠預(yù)測事件到達地球的時間以及它可能引發(fā)的地磁風暴。雖然準確預(yù)測地磁風暴的嚴重程度、確切時間或持續(xù)時間仍然具有挑戰(zhàn)性，但這些預(yù)警對于國防部 (DoD) 和其他機構(gòu)做好準備至關(guān)重要。

嚴重的地磁風暴對國防部和海軍部的任務(wù)可能造成重大而深遠的影響。這些事件可能會破壞或削弱關(guān)鍵系統(tǒng)和能力，包括衛(wèi)星通信、全球定位系統(tǒng) (GPS) 導(dǎo)航和授時以及各種遙感系統(tǒng)。

“自該領(lǐng)域誕生以來，NRL一直是太陽物理學(xué)和空間天氣研究的先驅(qū)，其歷史可以追溯到1971年NRL通過太空觀測首次發(fā)現(xiàn)日冕物質(zhì)拋射，”巴塔姆斯說道。“自那時起，NRL憑借一系列突破性的儀器，始終保持著日冕成像領(lǐng)域的前沿地位，推動了日球?qū)雍涂臻g天氣的研究。”

其中包括：

LASCO 日冕儀自 1996 年起在 ESA-NASA 太陽和日光層探測器 ( SOHO )聯(lián)合任務(wù)中運行

自 2006 年以來，NASA 太陽地關(guān)系觀測站 (STEREO) 雙航天器上安裝的日地連接日冕和日球?qū)诱{(diào)查 (SECCHI) 儀器組

自 2018 年起，NASA 帕克太陽探測器 (PSP) 上的帕克太陽探測器寬場成像儀(WISPR)

太陽軌道器日球成像儀 (SoloHI) 自 2019 年起在歐空局的太陽軌道器任務(wù)中運行

NOAA 的 CCOR-1 由 NRL 設(shè)計和建造，自 2024 年起在 NOAA 的 GOES-19 上運行

這些資產(chǎn)，特別是像 LASCO 和 CCOR-1 這樣的儀器，對于提供預(yù)報員分析和評估日冕物質(zhì)拋射、確定地球撞擊可能性以及及時發(fā)出警告所需的關(guān)鍵實時圖像是必不可少的。

“它們構(gòu)成了我們預(yù)測和減輕太空天氣影響能力的支柱。隨著G4強地磁風暴預(yù)警持續(xù)進行，我們鼓勵公眾和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施運營商訪問美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的空間天氣預(yù)報中心，獲取最新信息和更新，”瑟尼森說道。

日冕物質(zhì)拋射從其在太陽上猛烈爆發(fā)到抵達約9300萬英里外的地球，其歷程凸顯了太陽系的動態(tài)特性，以及海軍研究實驗室對太陽物理學(xué)研究和空間天氣防備的持續(xù)重要貢獻。從此類事件中收集的數(shù)據(jù)將有助于未來的研究，進一步增強我們的理解和預(yù)測能力，并最終增強國家安全和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的韌性。

編譯自/ScitechDaily