来学习小知识 什么是地磁暴

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【什么是地磁暴？地磁暴为何威力这么大】太阳风暴中的带电粒子冲击地球磁场，使地球磁场的强度和方向发生急剧不规则变化，称为地磁暴。强烈的地磁暴可能干扰人造卫星运行。

地磁暴是高速等离子体云到达地球空间后，引发的最具代表性的全球空间环境扰动事件。地磁暴的强度可以表征太阳风暴中高速等离子体云的影响大小。地磁暴的强度等级一般用Kp指数和Dst指数这两类地磁指数来划分。在研究中通常采用Dst指数分级，而在预警应用中采用Kp指数 。

高速等离子体云从太阳日冕抛射出来，相对背景太阳风速度更高，携带着日冕磁场冲击地球磁层，使磁层压缩变形。并且它通常携带南北方向转动的磁场，当磁场转为南向和地磁场相互作用时，太阳风会将巨大的能量倾泄到磁尾的大尺度空间中，使磁尾等离子体片中大量的带电粒子注入到环电流中，使环电流强度发生变化，而变化的电流会产生变化的磁场，从而引起全球范围剧烈的地磁扰动——地磁暴。

能够产生高速太阳风并引发强的行星际磁场南向分量的源有两类，一类是太阳日冕物质抛射（CME），另一类是太阳冕洞。

地磁暴发生时，这种全球性的剧烈扰动会在整个磁层持续十几个小时到几十个小时的时间，所有地磁要素都发生剧烈变化。其中地磁水平分量H变化最大，其扰动幅度通常在几十纳特斯拉到几百纳特斯拉之间，最能代表磁暴过程特点（其变化在中低纬度地区表现得最为突出），所以，磁暴的大部分形态学和统计学特征是依据中低纬度H分量的变化得到的。典型磁暴的发展过程也是按照H分量的变化来划分的，通常可分为三个阶段：初相、主相和恢复相。

地磁暴期间，高能粒子沉降和焦耳加热等过程使低层大气受热膨胀，引起高层大气密度增加；高层大气密度、成分和风场的变化，会引起电离层暴；磁层剧烈扰动时，磁尾中的热等离子体被加速向地球方向运动，形成热等离子体注入；带电粒子沿磁力线沉降，轰击高层大气，形成绚烂多彩的极光；磁层扰动期间，磁层中的电子可能被加速至很高的能量，引起全球范围的高能电子增强现象——高能电子暴。

2003年万圣节期间，太阳暴发了一次强磁暴（地磁暴），使欧美的一系列科学卫星都遭受了不同程度的损害，导致全球卫星通信受到干扰  。

2022年2月4日，因为太阳活动产生地磁暴，地球高层大气受热后膨胀导致高层大气密度增加，一批星链卫星在210公里轨道受到的大气阻力剧增，比地磁暴之前阻力增加了50%，这批49颗卫星最终有40颗因未能退出安全模式并启动氪离子推进器。根据SpaceX公布的消息，这批49颗星链卫星仅有9颗工作正常。美国太空探索技术公司表示，由于遭遇地磁暴，该公司2022年2月3日发射的49颗“星链”卫星中有多达40颗于次日损毁。据信这是单次地磁暴对卫星造成的最大规模破坏。

标签：磁暴扰动等离子体磁场变化