太阳风暴（又叫日冕物质抛射）是大尺度的太阳爆发现象，短时间内大量的磁化物质由日冕被抛射至行星际空间，被抛出的物质重量可达数十亿吨，速度可高达3000公里每秒。太阳风暴是灾害性空间天气效应的主要驱动者，直接影响人类生存的空间。它能产生持久的太阳高能粒子事件，危及宇航员的生命和太空科技设施。太阳风暴撞击地球，除产生绚丽的极光外，也会引起强烈的地磁暴、电离层扰动和地面感应电流，使卫星运行、导航系统、无线电通讯和地面电网瘫痪。随着人类对科技依赖的日益加深，太阳风暴对现代科技社会的影响也日益加重。

　　至于什么是超级太阳风暴，并无精确的定义，一般的理解是低概率、高影响的事件。经常被用作参考的是1859年的卡林顿事件【1】，英国天文学家卡林顿根据自家后院望远镜的观测手绘了爆发时太阳上的耀斑和黑子的形态。当日午夜后的4点（约爆发后的18个小时）发生了一次大的地磁暴，伴随的极光甚至在低纬的加勒比海地区也可看到。我们现在知道，太阳风暴是地磁暴的主要驱动者，但当时并不懂得它们之间的关联，所以在卡林顿先生论文的后面我们看到了一个有趣的评论：尽管这一时间相关性值得注意，但他并不让人想当然的认为他会草率的把二者联系在一起（“While the contemporary occurrence may deserve noting, he would not have it supposed that he even leans towards hastily connecting them”）。

　　卡林顿事件发生时，人类尚未进入现代科技社会，所以这一事件对社会并未造成很大的影响。但倘若发生在当代，会有多严重的后果呢？美国空间研究委员会给我们提供了一个粗略的估计【2】，若一个超级太阳风暴撞到地球，对现代科技社会造成的损失可高达数万亿美元，社会恢复的周期为4－10年。最近一个研究则给出更为“具体的”经济学价值上的估计【3】：若美国66%的人口断电，美国的损失为420亿美元 ... 每天！

　　1859年的观测条件极其有限，我们仅仅知道爆发的时间、太阳源区的位置、地磁暴发生的时间、零星的地磁测量以及极光的记录。因相应观测的极度匮乏，对超级太阳风暴的科学认知非常有限。一般认为太阳活动区对超级太阳风暴形成起决定作用，超级太阳风暴必然来自超级活动区，然而事实果真如此吗？

　　美国宇航局STEREO卫星于2012年7月23日观测到的“完美”太阳风暴。

　　2012年7月23日，美国宇航局的STEREO卫星观测到了一次壮观的太阳爆发事件，爆发的物质以大约3000公里每秒的速度从日冕迸发出来【4】。在离太阳1 AU处（地球轨道距离）产生的太阳风速度高达2250公里每秒，为地球日常所经历的太阳风速度的5倍，而内部磁场高达110 nT，为平常太阳风磁场的20倍。幸运的是，此次事件的传播方向是地球侧方120度，并未撞到地球。如果此次爆发的时间提前9天，那么喷发出的物质将直接撞击地球，将会产生自太空时代以来最严重的地磁暴，可与1859年的卡林顿事件相比拟。该事件的太阳源区并非超级活动区，对应的耀斑事件也至多为X2.5级，从大小和级别来说颇为常见。其超级事件的定义显然并非来自太阳活动区，而是来自1 AU处观测到的超强的太阳风。那么这一事件到底是怎样形成的？

　　1991年10月大西洋上的海洋风暴（上）和以此为故事背景的好莱坞灾难电影“完美风暴”（下）。

　　研究揭示2012年7月23日的太阳风暴堪称“完美风暴”【4】。完美风暴这一词汇可追溯至1991年10月大西洋上的海洋风暴，截然不同的事物。当时来自大陆的冷气流、来自海洋的暖气流与中间的格雷斯飓风合并，形成一次强烈的海洋风暴，吞没了Andrea Gail号剑鱼捕鱼船。美国传记作家Sebastian Junger以此为故事背景在1997年发表了一部小说，题目为“完美风暴”（perfect storm），后来被华纳兄弟以灾难片的形式于2000年搬上荧屏。如今“完美风暴”已成为固定的词汇，它并不是指风暴是完美的，而是指多种条件汇聚在一起使得实际情形更加恶化。

　　同样，多种空间物理因素的联合为2012年7月23日的超级太阳风暴的形成创造了“完美”条件【4】：两次相隔10－15分钟的日冕物质抛射事件在行星际空间的相互作用抑制了抛射物的膨胀，从而导致了在1 AU处观测到的超强磁场；而之所以能达到如此高的速度则是由于几天前发生的另一日冕物质抛射事件为此次事件的行星际传播扫清了障碍。研究发现，并不仅仅是太阳活动区本身可以影响超级太阳风暴的产生，其行星际空间的演化对超级太阳风暴的形成也至关重要。另外有趣的是，该事件发生于非常弱的太阳活动周，意味着超级太阳风暴并非我们想象的那么罕见。科学家估计未来10年发生超级太阳风暴的概率是10％左右，但这只是非常粗略的估计，也并未考虑到“完美风暴”机制。

　　“完美风暴”机制已被越来越多的科学家认同和接受，甚至有人认为1859年的卡林顿事件也是“完美风暴”。不管怎样，2012年7月23日的超级太阳风暴给我们带来的震撼，以及科学、社会和经济学上的意义需要我们用很长一段时间来理解和消化。令人欣喜的是，越来越多的决策者意识到了太阳风暴研究的重要性和对现代科技社会的危害。2015年10月美国白宫科技政策办公室发布了“国家空间天气战略”和“国家空间天气行动计划”，意味着空间天气被提升至国家战略层面。2016年10月美国更发布了总统令，责成各大部委联合应对空间天气事件。

　　下面是美国宇航局为2012年7月23日的超级太阳风暴事件和空间天气效应制作的一个科普宣传片，让我们在欣赏科学的美之余，感受一下超级太阳风暴和空间天气带给我们的震撼。