什么是地磁暴？当太空天气造访地球时

当太空天气造访地球时，一场技术噩梦随之而来。

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地磁暴，或简称“地风暴” ，是一种空间天气事件，当太阳风暴将带电粒子直接扔向地球时，就会发生，引发电离层的大扰动。
虽然你可能只听说过重大的风水风暴，但这些太空风暴是相当常见的，每隔一个月左右到每隔几年就会发生一次。
形成
地球的磁层、磁场线和磁南北极。
每当来自太阳风暴的高浓度带电粒子(即太阳风、日冕物质抛射或太阳耀斑)与地球大气相互作用时，就会形成地磁暴。
在从太阳到地球的9400万英里的距离后，这些粒子撞进了地球的磁层——一个由在地核流动的带电熔融铁产生的盾状磁场。最初，太阳粒子被偏转;但随着推向磁层的粒子堆积起来，能量的积累最终会加速一些带电粒子通过磁层。然后，它们沿着地球的磁力线移动，穿透南极和北极附近的大气层。
地质风暴的危害和影响
通常情况下，太阳的高能粒子进入大气层的深度不会超过电离层——距离地面37至190英里(60至300公里)的地球热层的一部分。因此，这些粒子对地球上的生物几乎没有直接威胁。但对于居住在热层的地球卫星和无线电网络(我们人类每天都依赖它们)来说，地风暴可能是灾难的。

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电离层位于地球的热层，是磁暴主要发生的地方。
卫星、无线电和通信中断
无线电通信对地磁暴尤其敏感。通常情况下，无线电波通过反射和折射电离层绕地球传播，并多次返回地球。然而，在太阳风暴期间，电离层(太阳的极端紫外线和x射线辐射大部分被吸收的地方)随着进入的宇宙粒子浓度的增加而密度增加。反过来，这层致密层改变了高频无线电信号的传输路径，甚至可以完全阻断它。
同样， “生活”在热层的卫星，通过无线电波向地面天线发送信号进行通信，也会受到地风暴的影响。例如， GPS无线电信号从太空中的卫星传播，穿过电离层，到达地面上的接收器。但在地风暴期间，地面接收器无法锁定卫星信号，因此位置信息变得不准确。这不仅适用于GPS卫星，也适用于情报收集和天气预报卫星。
地磁暴越强，这种破坏就越严重、越持久。弱的太阳风暴可能只会造成短暂的服务中断，但最强的太阳风暴可能会引发地球上长达数小时的通信中断。
但互联网呢?
由于互联网时代正好是太阳活动较弱的时期，地球风暴对互联网基础设施的影响还不是很清楚。然而，根据加州大学欧文分校2021年的一项研究，地风暴对全球网络几乎没有构成威胁，这主要是因为构成互联网主干的海底光缆不受地磁诱导电流的影响。
当然，如果一场巨大的太阳风暴，比方说，像1859年卡灵顿和1921年纽约铁路事件那样，它可能会破坏这些电缆所依赖的信号增强器，基本上会破坏互联网。
停电
地磁暴不仅能切断通讯，还能切断电力。当电离层受到极端紫外线和x射线的轰击时，越来越多的原子和分子被电离，或获得净正电荷或负电荷。这些在高空的电流在地球表面产生电场，进而产生地磁感应电流，这种电流可以通过地面导体，如电网。当这些电流进入变压器和电线，电压使它们超负荷时，就会熄灯。
1989年的情况就是这样，当时强烈的太阳耀斑摧毁了加拿大魁北克的整个Hydro-Québec电网。停电持续了9个小时。