1859年9月的一个普通夜晚，理查德·卡林顿和理查德·霍奇森目睹了一件非凡的事情。这两位英国天文学家当时并不在一起，但他们恰好在同一时刻通过望远镜观测太阳，这时一颗巨大的喷发物从炽热的恒星喷射而出。几天之内，地球上的其他人注意到绚丽的极光划过天空，而当时欧洲和北美的先进技术——电报线——也迸发出火花。
这次太阳耀斑被称为卡林顿事件，以两位首位描述它的天文学家之一命名。尽管发生在150多年前，它至今仍是已知最强的地磁风暴（尽管我们缺乏精确测量来确定其规模）。
此后，地球也经历了几次重大的地磁风暴，都曾导致停电和卫星损坏。因此，电力公司和卫星制造商已经加强了我们技术的抗性。但如果今天发生另一次卡林顿事件级别的太阳耀斑，会发生什么？我们准备好应对了吗？
美国宇航局戈达德太空飞行中心日球科学部副主任Alexa Halford表示，答案是谨慎的肯定。“还有很多东西需要学习，”她说，“但我们已经取得了一些成功。”
数十年的学习
耀斑发生在太阳电磁辐射爆发时。这些爆发通常持续几分钟，但有时也会更长。它们有时与日冕物质抛射有关，后者会喷射出气体物质和磁场。但并非所有太阳耀斑或日冕物质抛射都会影响地球；这取决于爆发的规模和方向。例如，如果太阳耀斑发生在太阳的背面，它不太可能影响我们。
即使它发生在正面，爆发的方向也常常会错过我们——因为我们离得相当远，而且与太阳相比，我们是一个相对较小的目标。例如，2001年发生的一次情况，当时有史以来最大的太阳耀斑之一以每小时约450万英里的速度爆发成日冕物质抛射。幸运的是，它在我们飞向太空的途中擦肩而过。
1859年卡林顿事件发生时，技术相对简单，但仍然对电报线路产生了巨大影响。当时，人们不得不拔掉电线以阻止它们迸发火花。但由于耀斑喷射的粒子击中了线路中的电流，它们仍然在一定程度上保持了功能。“他们不得不拔掉电线，但仍然有足够的能量和电流运行一段时间，”Halford说。
当然，之前也有太阳耀斑的影响波及地球。公元993年发生的一次太阳风暴在树干上留下了证据，考古学家至今仍用它来测定古代木材的年代，例如短暂的维京人定居点。第一次世界大战期间也发生了一次重大的太阳耀斑。它不如卡林顿事件大，但仍然使探测设备混乱。Halford说，技术人员曾认为有炸弹在投掷，而实际上是耀斑撞击磁层造成的干扰。
1989年3月，一次大型日冕物质抛射最近袭击了地球，由此产生的地磁风暴给地球带来了严重的混乱。这次耀斑导致魁北克省和新英格兰部分地区的电网瘫痪，电力公司Hydro-Quebec停电九个小时。由于电网过载，电力变压器甚至熔化。
安全措施
1989年的事件终于引起了基础设施规划者的重视。“这些是我们真正吸取教训的事情，”Halford说。电力公司开始在电网中建造安全措施，例如跳线，以阻止级联故障。如果电流过快增加，这些跳线就会被编程为关闭，以限制损坏，并防止变压器像1989年那样烧毁。
地磁风暴还会导致绕地球运行的卫星出现位翻转、表面充电或内部充电——所有这些都发生在今年10月，当时一次太阳耀斑产生了日冕物质抛射和地磁风暴袭击地球。卫星尤其容易受到影响，因为它们没有我们大气层的相对保护。但过去二十年发射的大多数卫星都 built robustly enough that they are resistant to overcharging（足够坚固，能够抵抗过载）。
位翻转发生时，来自太阳爆发的离子化粒子会改变内存位的函数。这可能导致GPS卫星出现大问题，影响从导航到精准钻井的一切。甚至银行也依赖GPS卫星来确定交易时间。“这种故障将严重损害经济，”Halford说。“这很重要，而且绝对是我们应该担心的。”
她补充说，尽管现在的卫星制造得更坚固了，但一场风暴不太可能摧毁足够多的GPS卫星来造成许多更大的问题。这些问题有时也可以通过重新启动受影响的设备来轻松修复。Halford说，10月份的耀斑造成了一些小问题，但联邦航空管理局没有报告任何重大的导航问题。
积极影响
大型太阳耀斑并非所有影响都是负面的。当这些事件发生时，它们会增加地球高层大气的密度。实际上，大气层在短时间内会上升。这会影响卫星的轨道，可能造成问题，但它也会影响漂浮在那里的太空垃圾的轨道。额外的阻力会导致这些垃圾落入轨道并烧毁。
“你希望有一些风暴，这样我们就可以自然地清除一些碎片，”Halford说。但这可能是一把双刃剑，因为该事件也可能导致在那里运行的设备的轨道衰减。
对于居住在赤道附近的人们来说，另一个潜在的积极影响是看到极光的机会增加。北极光和南极光是由太阳粒子进入大气层并与气体粒子碰撞而产生的。这通常发生在磁场较弱的极地。但在太阳耀斑期间，更多的粒子会穿过大气层。最近在纽约10月份的太阳风暴期间可以看到北极光。
随着我们接近太阳活动高峰期（大约每11年出现一次太阳活动最活跃的时期），这些机会只会增加。“未来几年应该会非常令人兴奋，因为我们将有更多看到极光的机会，”Halford说。
这可能是另一次大太阳耀斑袭击的可能时间。根据Halford的说法，这将是一个机会，可以看看我们的安全措施和预防措施在应对这种太阳粒子涌入方面做得有多好——但不要指望它很快发生。2019年发表的一项研究发现，在2029年之前发生类似卡林顿事件的可能性不到1.9%。“卡林顿事件是我们希望发生的事件之一，”Halford说，“因为我们认为我们可以度过它。”
