“大型耀斑，持續(xù)17分鐘，級別X2.2。”026號預報員心中默念。
4月20日中午12點03分，中國科學院國家空間科學中心，空間環(huán)境預報中心。和026號預報員一樣，029號和037號預報員也在目不轉睛地盯著太陽X射線流量和極紫外成像數(shù)據(jù)。憑著多年的專業(yè)訓練，他們從紅紅綠綠的曲線和日面西邊緣的亮斑判斷，這次耀斑的級別非常大。
大耀斑從11點46分出現(xiàn)，直到中午12點03分，屏幕上的曲線才終于緩和，亮斑也黯淡下去。
SDO衛(wèi)星觀測到的X2.2級耀斑 圖片來源：空間環(huán)境預報中心官網(wǎng)
相當于幾十億顆巨型氫彈同時爆炸
在太陽耀斑平靜之后三個小時，預報員們發(fā)出通報：“活動區(qū)AR2992（S30W90）爆發(fā)了1個X級X射線耀斑……預計未來幾天，AR2993和AR2994仍將比較活躍，可能爆發(fā)M級及以上級別耀斑。”
“一般級別的耀斑是不會發(fā)通報的，只有X級的才會發(fā)。”中國科學院國家空間科學中心副研究員李志濤告訴《中國科學報》。
太陽耀斑是發(fā)生在太陽大氣局部區(qū)域的一種最劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。M級和X級的太陽耀斑是空間天氣預報員們重點關注的對象。
國際慣例將太陽耀斑分成了五級——A、B、C、M、X。C級以下的都是小耀斑，M級耀斑是中等耀斑，X級耀斑是大耀斑。在監(jiān)測到級別之后，預報員們還會根據(jù)耀斑X射線峰值流量在字母后面加一個數(shù)字，數(shù)字越大，意味著釋放的能量越高。
“X2.2級太陽耀斑釋放的能量相當于幾十億顆巨型氫彈同時爆炸。”李志濤說。
一般來說，如此強烈的太陽耀斑爆發(fā)大多會對地球造成影響。李志濤介紹，強的太陽耀斑爆發(fā)及其伴隨的能量和物質噴發(fā)可能會對地球發(fā)起“三輪攻擊”。
第一輪出現(xiàn)在耀斑爆發(fā)的8分鐘后。強烈的電磁輻射會以光速抵達地球空間，直接進入到電離層和高層大氣，使電離層中的電子濃度急劇增大，引發(fā)電離層突然騷擾，可導致短波無線電信號衰落，甚至中斷。
第二輪攻擊大約出現(xiàn)在耀斑爆發(fā)的幾十分鐘后。比炮彈快萬倍以上的高能帶電粒子流，到達地球空間，發(fā)生太陽質子事件，可能對空間飛行器帶來危害，也可能威脅執(zhí)行任務的航天員的生命安全，還可能影響穿越極區(qū)的航空乘客的生命健康。
第三輪攻擊會出現(xiàn)在耀斑爆發(fā)的2到3天后。高速等離子體云，即日冕物質拋射，會攜帶磁場到達地球附近，引發(fā)地磁暴，可能損壞衛(wèi)星、電網(wǎng)、輸油管道、通訊導航等設備。
此次爆發(fā)大耀斑發(fā)生在北京時間12點前后，我國處于向陽側，8分鐘后急劇增強的電磁輻射干擾了中國區(qū)域無線信號的傳播，但由于耀斑爆發(fā)在日面西邊緣，位置偏，所以伴隨的高能粒子和日冕物質拋射，并不朝向地球。“幸運的是，這次人類躲過了后兩輪攻擊。”李志濤說。
空間環(huán)境預報中心 圖片來源：中國科學院國家空間科學中心
太陽活動高峰將在未來兩三年到來
最近，太陽不太平靜。去年10月底、今年3月底和4月17日，都發(fā)生了大型耀斑事件。一次又一次的大耀斑說明太陽活動離高峰期越來越近。
“由于正處于太陽活動的上升階段，太陽黑子日益增多。尤其是這幾天，日面上出現(xiàn)了幾個結構復雜的大黑子群，導致每天都有M級耀斑爆發(fā)，偶爾也產生了X級以上的耀斑，像4月17日是X1.1級，4月20日是X2.2級。”李志濤說。
根據(jù)太陽黑子的監(jiān)測和國內外專家的預測，太陽從2019年12月開始進入了第25個活動周，將持續(xù)11年之久，活動的高峰將出現(xiàn)在2025年前后。
“現(xiàn)在太陽活動整體上還沒有進入高年，耀斑爆發(fā)的頻率也還沒有達到峰值。在2到3年后，太陽爆發(fā)將更加頻繁和強烈。”李志濤說。
在這種情況下，人類引以為豪的導航通訊技術、航空航天技術，都將面臨著巨大挑戰(zhàn)，與此同時，對太陽耀斑及其影響的預報和監(jiān)測也越來越重要。
李志濤介紹，在耀斑發(fā)生前，預報員要對太陽黑子監(jiān)測圖像、太陽磁場監(jiān)測圖像等進行詳細處理、分析，對日面黑子進行細致研究，判斷未來一段時間爆發(fā)耀斑的概率。
對于已經(jīng)發(fā)生的耀斑，他們則要通過太陽極紫外監(jiān)測圖像、太陽X射線流量、太陽日冕儀圖像、太陽高能粒子流量監(jiān)測等技術手段，分析之后是否會伴隨強烈的高能粒子噴發(fā)和日冕物質拋射，并判斷其可能給地球帶來的影響，比如太陽質子事件、地磁暴、電離層暴等。
載人空間站任務空間環(huán)境保障團隊 圖片來源：中國科學院國家空間科學中心
從001到041，陽光下的“隱身人”
“預計未來三天，太陽活動水平以中等為主，產生M級及以上級別耀斑的概率較大。地磁以平靜至微擾為主。發(fā)布日期：2022-04-21 00:30 UTC；預報員：029/021。”
空間環(huán)境預報中心的網(wǎng)站，每天都會更新太陽活動等空間環(huán)境預報，而每個預報結尾的“預報員”處總有一串“神秘”數(shù)字。
“這是兩位預報員的代號。我就是026號，4月20日大耀斑出現(xiàn)時，值班的029號是陳善強，037號是任廷領。”李志濤笑著說。
如今，空間環(huán)境預報中心的預報員代號已經(jīng)排到了041。1992年，為服務中國載人航天工程，空間環(huán)境預報中心成立。從001號到041號，中間是一段歷時30年的傳承。
001號預報員是空間環(huán)境研究預報專家龔建村。他曾與團隊在1999年成功預報出我國第一艘載人航天試驗飛船神舟一號發(fā)射期間的流星暴，幫神舟一號躲過了流星雨；他和團隊還為神舟七號預測了空間地磁環(huán)境，確保了神舟七號小衛(wèi)星伴飛試驗的順利開展。
041號預報員則是“95后”女孩石育榕。碩士畢業(yè)后，她經(jīng)過了見習、實習、考核等諸多環(huán)節(jié)之后，去年剛剛拿到屬于自己的“041”。
石育榕說，對她影響最大的人，是她的導師——009號預報員劉四清。劉四清曾與團隊在神舟九號載人飛船發(fā)射前觀測到突然爆發(fā)的太陽風暴，通過精準的計算，他們給工程決策者吃下了一顆“任務不變”的定心丸。
從001號到041號，傳下來的不僅是空間天氣預報的技術和經(jīng)驗，還有一種只有代號沒有名字的習慣。
作為空間環(huán)境預報中心的開創(chuàng)者，中國空間環(huán)境預報學科創(chuàng)始人都亨在與年輕人分享心得時說：“你要主動去為航天員服務，為他著想，心甘情愿地為他去做事，你是一個配角，你是保障安全的。”
這些“隱身”的“配角”們也有著自己的堅持。“雖然很多人不了解我們的工作，但是隨著人類的腳步往更遠更高的深空邁進，我們知道，這項工作很重要。”石育榕說。
空間環(huán)境預報大家庭，前排為都亨先生和夫人
圖片來源：中國科學院國家空間科學中心
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