你站在月球上，仰望着太阳，而地球上我们熟悉且喜爱的、具有防护作用的大气层却荡然无存。天空是一片漆黑的画布，点缀着星星；太阳则是一个未经过滤的光源。现在，想象一下，这超现实的景象被一场巨大的太阳耀斑打断了——这是我们太阳系中最强大的爆炸之一。
什么是太阳耀斑？
(图片来源：Jurik Peter/Shutterstock)
Jurik Peter/Shutterstock
太阳耀斑是从太阳表面发出的强烈辐射爆发，由大气层中储存的磁能突然释放引起。这些事件的强度各不相同，被分为不同的等级：A、B、C、M 和 X，其中 X 等级最为严重。这些耀斑通常伴随着日冕物质抛射 (CMEs)，即从太阳外层喷发出的巨大太阳等离子体气泡，这些气泡会穿越太空。
想象一下，一个重达十亿吨、带有电荷和磁性的等离子体云以每小时几百万英里的速度向地球飞来。这本会对我们的星球造成毁灭性的打击，但幸运的是，地球拥有磁场，可以偏转这些粒子。多亏了我们地核中的铁，我们看到了美丽的极光，而不是致命的辐射。
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太阳耀斑在月球上的危险
在月球上，没有大气层或磁层来散射阳光或阻挡辐射，太阳耀斑将是一幅壮观但可能极度危险的景象。
会有一个极其明亮的闪光。太阳耀斑会释放出广谱的光，包括可见光和紫外线 (UV) 辐射。这将使太阳在耀斑期间看起来明显更亮。能够探测紫外线的仪器，例如太阳观测站使用的仪器，将捕捉到耀斑的戏剧性图像。
这些闪光是由于耀斑期间释放的巨大能量造成的，主要以 X 射线和紫外线的形式存在。由于高强度辐射，直接用肉眼观察会非常危险。更高能量的射线，如伽马射线，甚至可能穿透宇航服，影响宇航员和设备。
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太阳风暴会使月球土壤带电
这是一张地图，显示了覆盖月球南极约百分之三的永久阴影区域（蓝色）。(图片来源：NASA Goddard/LRO 任务)
NASA Goddard/LRO 任务
在月球的两极地区，有些区域一直处于永久阴影中，太阳风暴会导致土壤（或月壤）带电。“火花”可能会使土壤蒸发和融化，类似于小行星撞击的影响。
2016 年发表在《Icarus》上的一项研究探讨了太阳风暴如何产生月壤中的电场。研究人员发现，来自太阳耀斑的高能粒子可能引起显著的静电荷，导致局部加热，从而可能导致蒸发。
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我们如何预测太阳耀斑？
NASA 的太阳动力学天文台拍摄了 2014 年 10 月 2 日的太阳耀斑图像。太阳耀斑是顶部的明亮闪光。在其右侧可以看到一股喷射到太空中的太阳物质。(图片来源：NASA/SDO)
NASA/SDO
在没有防护的情况下承受太阳耀斑的冲击绝非易事。正如 2024 年 7 月观察到的最近一次X1.9 级太阳耀斑所证明的那样，它们的存在是不可避免的。
对于未来的太空任务，理解和准备太阳耀斑至关重要。NASA 的阿尔忒弥斯计划（旨在 2025 年将人类送回月球）包括为宇航员提供庇护所和协议，以保护他们免受太阳辐射。
通过“太阳和日球层探测器”(SOHO) 和“太阳动力学天文台”(SDO) 等卫星监测太阳活动，有助于提供太阳耀斑和日冕物质抛射的早期预警，从而实现更及时的行动。卫星可以被置于“安全模式”，电力公司可以调整负荷以应对停电。
尽管如此，预测太阳耀斑及其对空间天气影响的研究仍然是一个活跃的领域。NOAA 的分析表明，太阳表面的某些模式，例如太阳黑子的移动和相互作用，有助于预测太阳耀斑的发生概率。这项研究对于规划长期的月球和火星任务至关重要。
此外，2023 年发表在《空间天气与空间气候杂志》上的一项研究讨论了在当前太阳活动周期高峰期间爆发增加的可能性，这进一步强调了对可靠预测模型的需求。
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太阳耀斑预测的未来是否基于人工智能？
幸运的是，帮助可能就在眼前。在 2023 年发表在《Scientific Reports》上的一篇论文中，科学家们开发了一种名为 SolarFlareNet 的尖端工具。这个基于人工智能的网络能够以惊人的准确性预测太阳耀斑，提供长达 72 小时的预报。通过分析活动区域的磁场数据，该工具可以帮助我们为这些破坏性事件做好准备。
因此，虽然从月球上观察太阳耀斑将是一次令人敬畏的体验，但你太空服上的硬件，甚至你体内的细胞，都可能会经历一场严峻的考验。虽然我们的家园保护我们免受此类灾难，但在太空的真空中，我们不能理所当然地享受这些舒适。
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美国国家海洋和大气管理局。 你好，太阳活动周期 25
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