出品：科普中国

作者：王铮

监制：中国科普博览

最近，一张图片和相关新闻报道多次出现在大众视野中——太阳的“微笑”。10月26日，美国航空航天局NASA发布了这张照片，并配文称：“今天，NASA的太阳动力学天文台捕捉到了太阳的‘微笑’。在紫外线成像中，这些太阳上的暗斑被称为日冕洞，是高速太阳风涌入太空的区域。”

推特@NASASun发布的太阳“微笑”照片和配文（图片来源：推特截图）

该照片公布后，网友们有的大呼“可爱”，并大开脑洞，在太阳的“微笑”原图中加上帽子、笑脸等各种元素；也有部分网友发出了“小心太阳风暴”的担忧。

相信大家都看到了不少相关报道，但身边好像并没有发生什么变化。尽管媒体做了很多的宣传，也强调了这一现象对地球的危害，但一通术语下来，又好像啥也没明白。今天，我们就来看看太阳的“微笑”到底是什么，它真有那么可怕吗？

新闻媒体报道：提防“太阳的微笑”

从图片来看，太阳上黑色的条纹确实很像一张笑脸的眼睛和嘴巴。这张实拍照片是由NASA的“太阳动力学天文台”卫星（Solar Dynamics Observatory，简称SDO）捕捉到的，美国全国公共广播电台（NPR）、英国《卫报》、美国趣味科学网站等媒体以“微笑的太阳有可能给地球制造问题”为主题进行了相关报道。

美国趣味科学网站10月29日刊发了一则题为《“微笑”的太阳本周末可能会用地磁暴袭击地球》的报道。报道中指出，有人说，当你微笑时，全世界都和你一起笑。可是当太阳微笑时，全世界会沐浴在倾泻而下的等离子体中。这正是离我们最近的恒星向我们展露可爱“笑脸”时出现的令人遗憾的潜台词。

《卫报》对事件报道的截图（图片来源：卫报网站）

这些报道基本援引了“太阳‘微笑’时太阳风等离子体会对地球倾斜而下”的说法。同时，根据相关报道，科学家预测这股“带电粒子风”将在10月29日或30日的某个时候撞入地球磁场，届时有可能会引发一场小型地磁暴，进而可能扰乱在轨卫星的运行，并给地球带来小规模的电网波动。

“微笑”是如何形成的？

卫星拍摄太阳“微笑”所使用的光，并不是咱们肉眼看到的光，而是紫外线，即波长比紫色光更短的光。

作为一颗主要成分为氢元素的大球，太阳的内部不断发生高强度核反应，当能量传输到外层时，最外层的氢原子处在100万度以上的高温中，从而变成氢离子（质子）和电子混合成的“等离子体”，并不断释放出各种波长的辐射——紫外线就是其中的一种。因此，利用紫外线对太阳拍照时，就可能得到太阳“微笑”这样的图片。

既然是用紫外线拍照，紫外线强的地方会更亮，而紫外线弱的部分则更暗，“微笑”的眼睛和嘴巴就是日冕上3个巨大无比的暗区，每个都比地球大几十倍，称为“冕洞”。

通常情况下，冕洞中物质的温度和密度比周围小得多，并且其中的太阳磁场是开放向外的，这就使得太阳的那些高温等离子体能够沿着磁力线向外高速喷发，当其进入太阳周围的太空时，就形成了高速的太阳风。媒体报道中的“倾泻而下的等离子体”、“带电粒子风”，指的就是这些物质。

可想而知，高速的太阳风比平时普通的那些更有威力。常见的高速太阳风在地球周围可以达到1000千米每秒（有趣的是，太阳风是越飞越快的，刚离开太阳时反而没有这么快），大约2-3天可以从太阳上“吹”到地球。

经过图片色彩处理后，能看到太阳向外强烈的喷发（图片来源：人民网）

为什么说太阳的“微笑”会引起地球磁暴？

既然我们能看到太阳正对着地球“微笑”，那么可想而知，来自冕洞的高速太阳风也会朝着地球的方向喷发。

这些带电粒子流会对生物造成伤害，还会破坏卫星等电子设备的电路，但万幸的是，地球周围有磁场的保护。朝向太阳一面，在大约几万千米远的范围内，地球的磁场从南向北像笼子一般把地球圈住，带电粒子无法直接穿透这个“笼子”，磁场会施加偏转的力让它们绕行。

然而，太阳风也带着太阳的磁场。在一定条件下，太阳和地球的磁场相互作用，会把太阳的带电粒子和能量送入地球周围的空间，从而改变太空当中环绕地球的电流，变化的电流也引发磁场的变化，最终引起了整个地球的磁场扰动。

科学家将这一现象称为“地磁暴”，简称磁暴。媒体报道中太阳“微笑”对地球的影响，指的正是磁暴。

此次太阳的“微笑”，真有那么可怕吗？

磁暴究竟有什么危害呢？磁暴相关的电磁活动可能会伤害卫星等航天器，干扰航天器的正常飞行；同时，也会产生杂音掩盖通讯时的正常讯号，甚至使通讯中断；严重的时候，磁暴会在地面输电网络中引起大电流，导致电网电流的波动，甚至破坏输电网络。

为了衡量磁暴的强度，科学家观测了全球磁场变化，计算了一种参数叫做Dst指数，以纳特（nT）为单位，这种指数在0上下变化，负值负的越厉害说明磁暴越强，比如弱磁暴的Dst指数约为-30～-50nT；中等磁暴的Dst指数约为-50nT～-100nT；强磁暴的Dst指数约为-100nT～-200nT；超强磁暴的Dst指数小于-250nT。

综合以上内容，我们来梳理一下媒体报道中的前因后果——10月26日拍摄到太阳的“微笑”说明冕洞朝向地球，释放的高速太阳风大约两至三天到达地球。根据估计，大约10月29日至10月30日开始影响地球，在这几天内会出现大概Dst=-30～-50nT的弱磁暴。

我们来看下图Dst指数的变化，Dst指数下降了，但下降的不多，最低为-53nT。-50nT的磁暴非常弱，每年会出现许多次，因此，我们很难感受到日常生活会发生明显的变化。

国际地磁中心发布的2022年10月Dst指数（图片来源：https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/202210/index.html）

为什么太阳的“微笑”如此壮观，引起的磁暴却没有多强呢？

首先，类似的冕洞现象是经常发生的，“微笑”的图形比较吸引眼球，但对于太阳来说只算“偶露峥嵘”；其次，正对地球的“微笑”，正对地球喷出的物质需要2-3天飞到地球的位置，但这段时间地球已经绕着太阳飞行了一段距离，很难被直接冲击。因此，可能危害地球的太阳“微笑”，仅就这一次来说，并不是特别可怕。

结语

关于太阳喷出的粒子流是否会命中广阔宇宙空间中“小小”的地球这一问题，需要科学家们进行精密严谨的计算后得知。倘若存在重大风险，科学家们会向全世界发出警报，因此不必过于担心。

编辑：应奕可

来源: 中国科普博览

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