文圖/鄭建川（深圳市國家氣候觀象台、深圳市天文台）
本文選自《知識就是力量》雜誌
我們都知道太陽耀斑爆發會對地球的電子設備影響，但這僅僅是一種普通的太陽活動，每間隔大約11年就要爆發一次。而耀斑的生命周期是非常短暫的，僅僅維持在幾分鐘到幾十分鐘之間。
2017年9月6日晚上19點53分，太陽爆發的X9.3級耀斑刷爆了朋友圈。這是自2005年以來，太陽最強的一次爆發活動。那麼，到底什麼是耀斑？它是怎麼產生的？會給我們的生活造成什麼影響？今天，就讓我們一起來揭開耀斑的神秘面紗。
什麼是耀斑？
耀斑是太陽大氣中發生的最強烈的爆發現象。從觀測上來說，耀斑一般是指太陽通過磁重聯脈衝式釋放磁能的現象，它是幾分鐘到幾小時之內電磁波輻射增強的過程。在這個過程中，磁能轉化成粒子能量、熱、波和運動。
那麼，耀斑的強度有多大？按照GOES衛星觀測到的1～8?（埃，波長部門，1?=10-10m）軟X-射線峰值流量的量級，將耀斑分成了A、B、C、M、X五類。
X9.3級表示軟X-射線峰值流量為9.3×10-4 Watts·m-2（瓦/平方米）。不要小看這個量，10的負4次方看上去是一個很小的量，但是請注意，這只是衛星在部門面積部門時間內接收到的能量。如果用這個量乘上以日地距離為半徑的立體角的面積，那麼這個耀斑爆發的能量則相當於幾千億顆百萬當量的氫彈爆炸！
耀斑是怎麼形成的？
基本上所有的太陽活動都是磁活動，都和磁場相關，而太陽黑子是太陽上的強磁場區，耀斑多發生在黑子面積較大和磁場結構複雜的活動區中。當日面上有很多黑子時，更容易出現面積大以及磁場結構複雜的黑子，所以此時更容易發生耀斑。
太陽黑子有大約11年的變化周期，我們現在正處在第24太陽周的下降階段（第24太陽周從2008年開始），因而今年以來，日面上太陽黑子都比較少，甚至出現了連續幾天都沒有太陽黑子的情況。但是，2017年8月30日在日面東邊出現了編號為AR 12673和AR 12674的兩個大活動區，並且AR 12673演化得越來越複雜，在演化過程中還爆發了大量的C級、M級耀斑，9月6日甚至爆發了12年以來最強X9.3級耀斑。
根據電磁輻射在不同波段隨時間的變化，一般可以把耀斑過程分為四個階段：前相、脈衝相、閃相和下降相。耀斑前相時，可以在軟X-射線和EUV波段看到耀斑區域中日冕等離子體開始緩慢加熱；大量高能電子（有些事件中也會有離子）在脈衝相加速，絕大部分能量被釋放，硬X-射線在這個波段的輻射是最為顯著的，軟X-射線輻射和Hα（氫的一條譜線）輻射在脈衝相後達到最大；Hα輻射強度迅速增加的階段叫閃相；在下降相，除了一些高日冕區域的等離子體因日冕磁場重構而被加速和拋射，大多數日冕等離子體基本下落到原來的位置。
耀斑會造成什麼影響？
太陽穩定的光和熱是地球生命必不可少的，但是太陽活動會擾動地球附近的太空環境，最明顯的就是太陽耀斑發射的高能粒子流會對宇航員甚至高空飛行客機中的乘客造成損害，並損害航天器件。
太陽耀斑產生的射電暴會直接影響手機信號。伴隨耀斑發生的日冕物質拋射（CMEs）中的帶電粒子撞擊地球，則會引起電力系統癱瘓。最著名的就是1989年的魁北克電力癱瘓事件，一些加拿大人甚至連續6天都得不到電力供給。
飛機航線也會受到影響。國際班機每年有成千上萬的乘客飛過地球的兩極，例如紐約和東京、北京和芝加哥之間的最短班機就通過北極。耀斑爆發對極區有很大的影響，當飛機在耀斑爆發期間飛越極區時，會發生無線電中斷和導航誤差。要避開這些影響，航道就得避開極區，從而造成航行時間的加長，同時也帶來巨大的經濟損失。
當然，越多的耀斑爆發也意味著出現更多的極光——地球上最漂亮的現象之一。相信不久之後，隨著太陽物理研究的深入以及太空氣象預報精準度的提升，生活在不同緯度的愛好者都可以及時獲知極光出現的資訊。
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