2023 年已经到来，各人渐渐规复了生龙活虎的状态，而太阳似乎也耐不住寂寥，前来凑热闹：北京时间 1 月 6 日、1 月 9 日和 1 月 10 日，太阳上相继发作生了三次较强的耀斑。厥后，在美国东部时间 1 月 11 日，美国的民航运输发生大瘫痪，全美航班悉数停飞。
有一些媒体在报道时，将这段时间的太阳活动和美国航班停飞接洽在了一起，称是这些“史诗级”的太阳耀斑引发的地磁暴，导致了全美航班的停运变乱。
1月9日X1.9级耀斑的极紫外貌测图像，左侧的闪光即为耀斑发作，图片泉源：NASA
但是，毕竟真的是如许吗？
简朴直接的回复是：近期发作的耀斑并非美国航班停飞的罪魁罪魁，这频频耀斑也远谈不上“史诗级”，但包罗耀斑在内的太阳发作，简直可以或许导致特定航线的民航飞行受到影响。
01
美国航班停飞毕竟为何？
根据美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）网站上就本次停飞变乱发布的消息，造玉成美航班团体停飞的缘故起因是发布飞行告示的飞行使命关照（NOtice To Air Missions，NOTAM）体系瘫痪了。在航班飞行前和飞行过程中，飞行员和与航班运行干系的各个部分都要通过该体系，获取事关飞行安全及服从的关键信息。根据现在 FAA 开端的观察结论，NOTAM 体系的瘫痪缘故起因来自于自身的体系标题，与太阳耀斑没有关联。
FAA针对航班停飞发布的声明，声明指出NOTAM体系的瘫痪大概由于自身数据库文件的标题，图片泉源：FAA
02
真的是“史诗级”太阳耀斑吗？
要弄清近期发作的这三个耀斑是否是“史诗”级，要从耀斑的级别来看。耀斑是太阳上一种辐射忽然增强的局部发作征象。耀斑级别的分别，则是根据耀斑发作开释的软 X 射线强度（严酷的说是“通量”，这里不睁开表明这个名词）的最大值来确定。
起首，我们将耀斑由弱到强分配到 A、B、C、M、X 等几个品级范围，再根据某次耀斑变乱的具体强度来确定字母后的数值。我们可以简朴的把字母明白成耀斑的“年级”，把字母后的数字明白为耀斑在年级中的“分数”。
2023 年 1 月份已经发作的这三次耀斑，分别为 X1.2、X1.9 和 X1.0 级，确实属于耀斑家属中最强的 X 级，但隔断“史诗”这个级别则仍有很大差距。
汗青上记录到的最强耀斑是 2003 年 11 月 4 日发作的 X28 级耀斑。而 X28 的定级并非来自正确的丈量，由于耀斑强度已经凌驾了其时卫星上丈量装备的量程，实际的级别大概比X28更高。
而史上 15 个最强耀斑的“分数线”，也在 X9.0 级，远高于 2023 年 1 月这几个耀斑的强度。因此，打个比方来说，2023 年 1 月的几个 X 级耀斑就像人群中身高在一米八左右的人一样，固然称得上是高个子，但还没有到姚明的水平，并不能称为“史诗”。
从实际影响地球的环境看，这几个耀斑对地球的影响紧张会合在电离层厘革导致的短波通讯非常上。美国空间气候预告中央在 X1.9 级耀斑发作后，发布了地球附近高频无线电通讯质量的 R3 级预警。该机构对无线电通讯的预警分为 5 级，R3 级处于中档水平，而这一品级的预警在为期 11 年的太阳活动周中匀称会发出 175 次。不外，地球附近的高能粒子环境没有很大的厘革，2023 年 1 月上半月也仅有一次较弱的地磁暴。总而言之，这频频耀斑对地球附近空间环境的影响相对有限。
同时，耀斑本身不能直接诱发地磁暴。固然耀斑和另一种太阳发作征象——日冕物质抛射（CME）经常结对出现，但就犹如雷电不能湿润大地，泽被万物的是从天而降的雨滴一样，引发强地磁暴的一样寻常是日冕物质抛射，而不是耀斑。
日冕物质抛射和太阳耀斑经常陪伴出现，发作过程也大概存在关联，但并非同一种征象。图片泉源：NASA
03
太阳耀斑
对民航有何影响？
那么，清除这次耀斑变乱与航班停飞的直接关联后，民航界是否就可以对太阳耀斑的影响高枕无忧了呢？答案也是否定的。
从北美向东亚飞行时，综合球面上的最短路径和大气环流方向等因素，相比于高出清静洋，使用北极上空的航线则更为经济高效。航空公司可以由此节流燃油资源，为机组和游客节流飞行时间。
以波士顿飞往香港的航线为例，使用极区航线每次可以节流 138 分钟的飞行时间和 33000 美元的飞行资源。然而，在 2003 年 10 月尾到 11 月初的一段时间内，包罗史上最强的 X28 级耀斑在内的一系列猛烈的太阳发作，使得北极部分航路无法使用，FAA 要求航空公司选择较低纬度的航路继承实行航班，造成了燃油斲丧和飞行时间的增长。
2003年10月至11月的极区航路环境。图片泉源：NOAA
航路制止的罪魁罪魁是极区高频（HF）无线电通讯的制止。由于北极地域陆地希罕、荒无火食，无法沿航路摆设空中交通管制常用的甚高频（VHF）无线电收发台，只能依靠流传隔断较长的 HF 波段。在地球大气层的顶部，有一层被称作“电离层”的圈层。HF 无线电通讯质量的优劣直继承电离层控制。在耀斑使电离层发生剧变时，本来可以远隔断传输的 HF 波段不再可用，空中交通管制职员无法有用指挥极区的空中交通，因而部分极区航线不得不绝用。在纬度较低的地域，固然跨洋飞行时的HF无线电传输也受到了影响，但尚可以或许依靠静止轨道的通讯卫星维持一部分通讯，而北极则是静止轨道通讯卫星的盲区。
003年10月至11月的辐射告警地域，该地域标志为赤色。图片泉源：NOAA
即便北极的 HF 通讯可以或许委曲规复，辐射也是极区飞行须要思量的一个风险。极区是太阳活动辐射效应影响民航飞行最猛烈的地域。固然，如果你不是每周频频往返于北美和东亚之间，无需为此担心。在太阳活动相对清静的时段内，凌驾极区的单次飞行所受到的辐射剂量在 0.1-0.2 mSV 之间。而有关机构保举的每年飞行过程中吸取到的辐射剂量上限为 1 mSV。
但是，如果太阳活动非常剧烈，则应该把稳此时的辐射环境。1859年曾经发作过一次真正的“史诗级”太阳耀斑。假犹如样的变乱发生在如今，单次极区飞行所受到的辐射可高达 20mSV。若此时仍在极区飞行，会对搭客和机组职员本人带来康健风险。固然，各国的空间气候监测预告机构也在紧盯“航空辐射”的环境。在 2003 年 10 月至 11 月期间，干系机构就曾发出告示，发起在纬度 35 度以上飞行的长途航班，将巡航高度由 40000 英尺低沉至 36000 英尺。如许固然同样会增长油耗，但却可以或许更多的使用大气层的辐射屏蔽效应，掩护搭客和机组职员的康健。
太阳活动有着 11 年的周期，随着太阳从 2019 年底的极小期“甜睡”中渐渐清醒，并渐渐向 2024—2025 年的极大期迈进，未来几年还会有越来越多的太阳活动，大概对地球上的方方面面产生影响。
在互联网流传发达的本日，有些报道为了提升自身的关注度，对一些消息毕竟举行不切实际的夸大和演绎。发起各人照旧尽大概的多关注主流媒体和权势巨子渠道发布的信息。
参考资料：
[1] 中科院空间环境预告中央发布的“本周综述”和监测数据，http://www.sepc.ac.cn/。
[2] NOAA，2004，Service Assessment：Intense Space Weather Storms October 19 – November 07, 2003
[3] NOAA, 2004, Technical Memorandum OAR SEC-88, HALLOWEEN SPACE WEATHER STORMS OF 2003
出品：科普中国
作者：李会超 哈尔滨工业大学（深圳）
监制：中国科学院盘算机网络信息中央 |
