GOES卫星测量的10MeV质子通量在今天（13日）上午突然高于背景并迅速增大，即将触碰到SWPC的弱质子事件警告线，有可能会触发太阳质子事件黄色警报。

　　简单解释一下这个质子通量。我们知道，太阳耀斑爆发后，太阳会释放出大量高能带电粒子，其主要成分是质子[1]，它们会使地球周围的高能带电粒子数量增加成千上万倍。而“太阳质子事件警报”，粗略地说，就是国际上广泛采用的美国空间天气预报中心（SWPC）制定的一个警报标准，当地球静止轨道卫星临测到大于10兆电子伏（MeV）的质子通量超过10pfu时将发出警报。

　　不过也不用过于担心，比如著名的1989年10月的特大太阳质子事件，当时大于10MeV质子通量达到 10000 pfu数量级，大于100MeV的质子通量也冲到了 1000pfu数量级。一般来说，太阳质子事件的峰值流量大于1000 pfu就是强质子事件，发红色警报；峰值流量大于100 pfu为中等质子事件，发橙色警报；峰值流量大于10 pfu为弱质子事件，发黄色警报。在11年的太阳活动周期中，强质子事件平均会发生10次左右，中等质子事件会发生30次左右，弱质子事件会发生50次左右。

　　太阳在北京时间1月11日06:47又产生了一个新的X 级耀斑，这次来自另一个太阳黑子AR3186。今天将有30%的概率再次爆发新的X级耀斑。持续更新中。

　　2023年刚进入第二周，已经爆发了3次X级耀斑，分别在1月6日、9日和10日(UTC)，来自三个不同的活跃黑子(AR3182\AR3184\AR3186)，目前还有两个太阳黑子即将瞄准地球方向。

　　这是自2017年以来耀斑最强烈的一次之一。目前的耀斑动态表明可能在未来2到3年内将出现爆发极大值，目前尚处于2022年开始的爆发周期的一个很早的阶段，但如此早的阶段能出现如此强大的太阳耀斑有点出乎我的意料。

　　我们知道，太阳平均每11年会发生一次磁极翻转，而我们这一次就是太阳的第25个周期的开始阶段，预计将在2025年7月达到115个太阳黑子的峰值，到2027年上半年左右结束。

　　目前耀斑产生的X射线和极紫外线（EUV）辐射水平急剧增加，已在地球受阳光照射的一面的电离层中产生电离，导致南太平洋上空的短波无线电中断。目前正在等待更多的信息。

　　上周五确实有一个强大的太阳耀斑正在爆发，由编号为 AR3182 的太阳黑子产生。

　　具体时间为上周五，也就是北京时间2023 年1月6日早上8点57分，太阳东部（左侧）的一个区域观测到脉冲R3事件，这一次太阳耀斑被记录为 X1.2 级耀斑。这次事件没有观察到喷发，主要影响是对地球受光照射半球的高频通信。

　　NASA的太阳动力学天文台SDO于2023年1月5日拍摄了这个太阳耀斑爆发，就是下图中左侧明亮的闪光。

　　耀斑强弱相差很大，按强度分为若干级别，按X 射线]，从“A”级开始（10^{-8} W/m^{2}）,每升一级就提高一个数量级（或者说每一级耀斑的威力都是前一级的十倍），也就是是“B”级耀斑（≥10^{-7} W/m^{2}）；接着是“C”级、“M”级，最后是“X”级耀斑（10^{-4} W/m^{2}），是我们的恒星所能达到的最强大的耀斑。

　　X级耀斑是最强大的耀斑级别了，可对地球磁场产生全球性的剧烈扰动现象，也就是通常说的地磁暴。通常来说，来自耀斑的有害辐射基本无法穿透地球的大气层并对地面上的人类造成直接的物理影响，然而当强度足够大时，它们还是会干扰GPS和通信信号传播，并有可能损坏卫星、通信设备甚至电网(可暂时或永久地让笔记本电脑和手机等电子产品失效)，尤其是对30MHz以下频段通讯产生强干扰，对正处在影响区域内的飞行员、海员以及无线电操作员的通讯工作造成较大影响。

　　光去年一年（2022）我们就见证了7次X级耀斑爆发，（2021年只有2次）。进入2023年的第11天，我们就见证了2次X级耀斑的爆发了。

　　据媒体报道，1月6日、9日、11日，太阳分别爆发了三次X级耀斑，其中6日为X1.2级，9日为X1.9级，11日为X1级耀斑。这个X级别是耀斑等级的最高等级。（地球电离层对太阳软X射线辐射强度变化反应敏感，所以国际上也广泛采用1~8埃的软X射线辐射强度对X射线耀斑进行定级。按照美国GOES卫星观测的软X射线峰值流量的量级将耀斑分成五级，分别为A、B、C、M和X，各等级后面的数值表示X射线峰值流量的具体数值。）

　　短短五天太阳爆发了三次X级耀斑，这是2017年以来太阳最为活跃的耀斑爆发。太阳耀斑这是太阳活动的重要表现，是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程，引起局部区域瞬时加热，向外发射各种电磁辐射，并伴随粒子辐射突然增强，所辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱。大多数耀斑都发生在太阳黑子群的上空，且黑子群的结构和磁场极性越复杂，发生大耀斑的几率越高。当太阳耀斑发生剧烈爆发就会导致地球磁层相应发生剧烈变化，从而引起地磁暴的发生。地磁暴会对航天器、输电线、无线电通讯等造成明显影响。太阳耀斑和地磁暴也会使得极地的极光活动变为频繁。

　　在太阳活动的高峰期，地球大气的电离程度比较强，尤其是在高纬度地区。这样，在电磁场的作用下，高纬度大气电离化的增强将导致高纬地区大气的经圈环流的加强，经圈环流的增强意味着高低纬度的冷热交换加剧，大气活动会明显增强，全球的降水量可能增多。卫星观测表明，平流层上层的臭氧混合比与太阳辐射加热有明显的正相关关系，太阳辐射加热强，在2百帕高度处的臭氧混合比就高。这样，太阳活动所引起的辐射量（尤其是紫外辐射）的增加将使得平流层的臭氧量及其分布发生变化，从而引起平流层热状况的变化。平流层热状况的变化必将引起平流层温度场的变化，平流层大气环流也将发生变化，进而通过罗斯贝波的异常影响对流层大气环流的改变，最终引起天气气候的变化。

　　因为罗斯贝波可以通过对流层顶而垂直传播。太阳活动引起地球磁场的变化，磁场的变化将引起地壳内部磁流体运动的改变。因为地球外核是以铁镍为主要成分的熔融态合金，其黏滞度近似于水，也可视为磁流体。地球磁场的变化将引起地球外核流动的改变，而外核流动的改变通过核幔耦合作用，包括电磁耦合、黏性耦合、热力耦合和地形耦合等过程，又将对地幔产生影响，然后又引起地球自转的变化，然后通过地球与大气和海洋的角动量交换将引起大气环流和海洋环流的变化，最终影响天气气候。

　　例如，太阳黑子的全影和半影比率（Rs）与北半球地面气温异常在长时间的变化趋势上有正相关变化，Rs值大时，则北半球气温偏高。太阳活动不仅与大范围的气候状况有关，还与一些局部地区的天气气候现象有一定关系。例如，英国大气闪电次数与太阳黑子数之间也有正相关关系，在太阳黑子多的年份，英国大气闪电也多，反之亦然。

　　分析表明，太阳黑子的11年周期与夏季西太平洋副热带高压的南北位置存在着较好的对应关系。一般在太阳黑子11年周期的低值期，夏季西太平洋副热带高压位置往往偏北，对应中国夏季主要雨带也偏北；相反，在太阳黑子11年周期的高值期，夏季西太平洋副热带高压位置偏南，中国夏季主要雨带也偏南。另外，太阳黑子数量由峰值下降的时期，长江流域大涝频繁，1885年以来长江流域出现的21个大涝年中，有18年就处在太阳黑子的下降期。太阳黑子11年周期与中国夏季气温呈明显的双振动现象，即在太阳黑子的峰、谷值年附近，夏季我国大范围气温偏低；而在峰、谷年之间的年份，我国夏季大范围气温偏高。1951年以来，我国东北地区出现的6个严重低温冷害年（1954年、1957年、1964年、1972年和1976年），其中就有5年在太阳黑子的峰、谷年附近。80年代以来，全球变暖，东北地区没有出现严重的低温冷害，但在4个太阳黑子的峰、谷年（1981年、1986年、1989年和1996年）中，有3年东北大部地区夏季温度比常年偏低。

　　在分析太阳活动与地球气候变化之间的关系时，人们还发现对分析资料的处理也是十分重要的。例如，每年某地区的地面气压同太阳辐射通量之间并没有明显的关系，但如果考虑了平流层的准两年振荡（QBO）特征，仅就QBO的西风位相年进行统计分析，太阳辐射量的变化同南北气压差的变化间有正相关关系，而同查尔斯顿的气温变化有负相关关系。

　　但是太阳活动引起的这些气候变化是中长期的过程，普通人感知不会太明显，这次太阳活动的加剧也暂时不会对普通人造成明显影响。而且总的来说影响气候的因素非常复杂，还包括地球系统内部的因子，即海洋圈、冰雪圈、大气圈、岩石圈、生物圈。太阳活动对气候的影响主要集中在气温和降水，但与系统内部因子比较，它对气候的影响更小。

　　[1]首先是各种增强的电磁辐射对地球电离层的扰动，电磁波传播速度为光速，所以到地球只需要8分钟；然后是高能带电粒子流（绝大多数是质子）导致地球周围的高能带电粒子数量剧烈增加，比如太阳质子事件[2]最后是日冕物质抛射，这些等离子体传播速度为每秒数百至上千公里，所以要1—2天之后到达地球。

　　地磁暴就是全球性地球磁场剧烈扰动的现象！发生强地磁暴时，会导致地球低轨道大气密度的急剧增大，对卫星的拖曳效应迅速上升，引起卫星轨道的快速衰减；会导致磁尾热等离子体注入，地方时子夜到凌晨的中高轨卫星的表面充放电效应概率增高；地磁暴及其后数天，可能引发高能电子暴，高轨卫星的深层充电效应概率增大；可能发生电离层暴，引起全球导航定位精度下降。

　　回到问题，虽然X级耀斑是最大级别的耀斑（A、B、C、M、X），但看新闻也就是X1级别，没啥事。作为对比，目前太阳已经进入cycle 25（11年为1个周期），在cycle 24里最大的应该是X9级别，当时的报道是导致地球朝向太阳一侧的高频无线电通信大范围失灵，失联时间长达1小时

　　所以，这次事件最多是给太阳的研究学者们增加了一次X级耀发的案例，给他们的数据多了一个数据点吧～

　　“6日、9日的太阳爆发是在太阳的东边缘附近，不朝向地球，近期地磁指数还比较平静，目前看来对地球磁场扰动还不明显。” “羲和号”卫星科学与应用系统总设计师、南京大学天文与空间科学学院教授李川12日告诉封面新闻。他同时表示，网友们关注的美国联邦航空局 (FAA) 计算机停机，全美航班停飞，与太阳耀斑没有直接关联。

　　太阳耀斑是太阳局部区域突然增亮的现象，是最剧烈的太阳活动之一。李川告诉封面新闻，耀斑的能级分类基于软x射线的流量，分别为A、B、C、M、X一共是五个级别，X级别是最高级别。如果流量高于（10^-4 W/m2） 10的-4次方瓦/平方米，我们就把它称之为一个X级的样板，如果超过（10^-5 W/m2 10的-5次方瓦/平方米，那么我们就把它称之为一个M级的耀斑，依次往下。一个X级的耀斑，它的能量相当于1-10亿颗氢弹爆发的能量。而通过中国第一颗太阳观测卫星“羲和号”，1月6日拍摄到的太阳耀斑，有X1.2级，它出现的位置，是在太阳东侧边缘。从照片看，像一团闪亮金色的火球。“因为卫星运行轨道的原因，羲和号近期拍摄到的太阳耀斑爆发，包括几次M级耀斑和6日拍摄X1.2级耀斑。6日拍摄的照片抓住了后相，还不是耀斑爆发的最高峰值。”

　　“1月6号和1月9号的这两次太阳爆发，发生的位置是在太阳的东边缘附近，它所产生的日冕物质抛射，不朝向地球。这两次爆发之后的最近这些天，从1月6号开始到现在，地磁指数还比较很平静，说明这两次大的太阳爆发都没有产生地磁暴。如果爆发的位置在太阳中心或者偏西边，那对地球的影响就比较大了。”对李川的判断，太阳物理专家刘煜教授也表示赞同。“由于这两个耀斑发生位置在太阳表面的边缘处，这种位置通常产生不了对地球的剧烈空间天气影响。”

　　1995年到近期，科学家观测到的最强的耀斑发生在2003年10月底。耀斑级别达到X28，致使瑞典南部的5万户居民短暂失去电力供应。“从10月底到11月初，太阳爆发多次，最强的达到X28级，我们称之为万圣节事件。它伴随着的日冕物质抛射也非常强，位置也在太阳西半球，爆发非常大，产生了地磁暴。”

　　那么如何规避太阳爆发对地球的影响？李川表示，可以在一定程度规避。“如果我们能够通过观测，预测一个超级大的爆发，如果它发生在日面中心位置附近，我们可以提前十几到几十个小时预测。因为大的日冕物质抛射，从太阳传到地球需要几十个小时的时间，我们可以利用这几十个小时的时间来对卫星进行一些操作，比如关闭它的一些元器件。”

　　1月6日，活动区AR3182（S17E72）发生X1.2级耀斑。 图片由受访者提供

　　周桂萍：我们通常说的太阳耀斑是指太阳局部区域的能量爆发式释放过程，持续几十分钟到几小时不等，主要由磁场的演化导致。太阳黑子是太阳表面强磁场集中的区域，在这些活动区域，不同方向的磁场剪切、挤压、碰撞等运动，让反向磁场发生磁重联，磁场结构发生改变，磁场内积累的自由能瞬间被释放出来，我们就能看到太阳局部区域瞬间增亮的现象，也就是太阳耀斑。

　　周桂萍：目前对太阳的探测很完备，可以通过卫星测量耀斑爆发过程中能量释放的流量。根据能量释放大小，依次划分A、B、C、M、X五个级别。X是最高一级，其中还有数值表示X级的大小，说明爆发式能量释放的剧烈程度，或者叫剧烈太阳爆发活动。

　　1月9日，活动区AR3184（S14E67）发生X1.9级耀斑。 图源：SDO、空间环境预报中心

　　周桂萍：很正常。太阳活动周期约11年，周期内太阳黑子数会逐渐增加，到峰值后又逐渐减少。现在我们处于第25太阳周的上升期，还在爬坡阶段，太阳活动会日益频繁，预计到2025年才能到峰值。在太阳活动峰年，我们甚至观察到一个活动区能发生五六个很大的X级耀斑。

　　周桂萍：X级耀斑爆发大都伴随日冕物质抛射，如果朝向地球，一大团等离子体会砸向我们的地球磁层，把磁层压缩，卫星就会暴露在地球磁层之外。失去地球磁层的保护后，卫星会受到宇宙能量、高能粒子影响，出现失灵等情况，此外通讯也会受到影响。

　　周桂萍：地磁暴会引起地磁场的剧烈变化，会导致空间电场的变化，产生异常电压，威胁长距离的导电管网或石油管道；另外，这种电压会加热地球高层大气，引起大气的膨胀加热上升，造成近地轨道大气密度显著增加，使航天器飞行阻力增加而导致速度衰减加速，有陨落的危险。

　　周桂萍：耀斑发生后，我们可以通过卫星观测是否有日冕物质抛射。日冕物质抛射的轨道并非直线，是沿着帕克螺旋线传播，如果耀斑爆发在东边缘位置，不一定能到达地球。1月6日的耀斑在最东边缘位置，其他两个也在太阳东半球，引发地磁暴的可能性也都不大。现在也有丰富经验的预警预报系统，我们不用担心。

　　周桂萍：有不同的出发点。从基础研究的角度，太阳耀斑活动，太阳耀斑是宇宙中电磁相互作用的典型范例，我们希望通过新事件，结合最先进的观测，进一步了解太阳活动的物理机制。另外从应用的角度，我们需要很好地预测这些剧烈太阳爆发活动，预测相关爆发携带的巨大等离子团哪天到达地球等。目前还有很多问题没有研究清楚，还有很多未知的东西，所以我们要发展新的观测设备，继续研究。