2012太阳活动极大 日冕物质抛射将破坏地球磁场

太阳风暴还会影响GPS的无线电信号。它不仅会干扰传播信号的电离层,还会产生额外的噪音信号。在2003年万圣节的太阳风暴中,除了民航客机的导航系统受到影响,太阳风暴中的高能粒子还干扰了飞机的无线电通讯。特别是对于高纬度地区的航线,由于地球磁场的保护作用较弱,太阳风暴甚至会使得航班改变航线达数天之久。当人类生活越来越依赖于信息化,科学家们也越来越渴望能对这些“空间天气”进行精确的预报。
太阳风暴的前哨
事实上,现在的空间天气预报就像是上个世纪60年代的天气预报:一旦察觉到有太阳风暴发生的征兆,就发出预警让人们做好准备。最早的空间天气预报员,是使用地面上的望远镜来观测太阳黑子、耀斑以及其他的可能引发太阳风暴的活动。但是在地球和太阳之间,没有能用来监测来袭太阳风暴的“前哨”。这就像是只利用广州气象站的观测数据来预报哈尔滨的天气一样。
直到1995年,欧洲和美国联合把“太阳和太阳风层探测器”(SOHO)发射到了位于太阳和地球之间、距离地球150万千米的“拉格朗日1点”(L1)。在L1点太阳和地球的引力相平衡,因此SOHO可以占据较为稳定的轨道。就在2003年万圣节太阳风暴所在的10月里,SOHO成功地监测到了一次CME,在它影响地球前几个小时发出了预警,这使得很多卫星及时关闭电源,否则的话损失还要大得多。
1997年“ 高新化学组成探测器”(ACE)也被发射到了L1,在那里它监测来袭的CME。除了能探测CME的速度和密度之外,ACE还能探测CME的磁场。如果CME的磁场和地球的正好相反的话,它就会进入地球的磁层引发磁暴。1999年ACE发出了第一个短期太阳风暴预警。
通常美国的空间天气预报中心(SWPC)可以在太阳风暴抵达前20~60分钟发出了警报,但是这些警报还远没有达到让人满意的程度。据SWPC自己的分析,有1/3的大型太阳风暴被漏报,而另有1/4则是假警报。能造成极端严重后果的太阳风暴是非常罕见的,因此很难说从目前的预报中所积累经验,到关键时刻是不是能发挥作用。
2012:一切皆未知
人们已经可以进行几个小时的短期预报,但是还缺少长期预测的能力,因为对太阳的认识不足。绝大多数的预测认为3年或者4年后的下一个太阳峰年会比较弱,但这只是使用统计得出的结果,很难说有多少可信度。例如,在20世纪70年代,天文学家发现,太阳活动峰年之后在太阳极区会有磁场累积,它与下一个太阳活动周期的强度有相关性。正是根据这一方法的预言,下一个太阳活动周期将是一个世纪以来最弱的一个。还有其他的预测方法,例如根据太阳10.7厘米射电辐射流量以及太阳极区亮斑的数量,也会得出下一个太阳活动周期比较弱的结论。但是如果根据另外一些模型,例如太阳活动周期的强度和两个太阳活动周期前黑子数之间存在相关性的预测,2012年又将出现强太阳活动。之所以得出相互矛盾的结论,还是因为这些预报主要倚赖于观测太阳活动的“征兆”,缺乏对物理机制的考虑。
为了进行有效的长期预报,空间物理学家开始追赶气象学家,构建自己的计算机模型。气象学家们从上个世纪50年代就开始建立并完善他们的计算机模型,利用全世界的天气观测数据来计算天气的演化。几十年来,这些模型在短期预报上已经超过了经验丰富的天气预报员,并且逐步开始在7天以上的预报中崭露头角。