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作者：苗娟
中国科学院国家空间科学中心
空间环境态势感知技能要点实验室
第24太阳周，从一开端就备受争议。有专家猜测他会比较强，有专家猜测他会比较弱，有专家默不吱声，以至于世界预告安排终究给出两种成果，一高(120左右)，一低(90左右)。现在，猜测低的专家能够振臂高呼“您看看，您看看，仍是我猜测的准”。弹指一挥间，第24周将走完自己的整个11年进程，11年呢，太可怕了，时刻都去哪了?纵观其整个进程，能够用“低沉”两个字来描述，他的峰值强度远低于一切活动周的均匀水平。是低沉了点，但这并阻碍咱们有时间短的开放，一次彻底出人预料的事情震慑了空间科学界的科学家们，这便是2015年3月17日的第24周最强磁暴事情。
1. 事情回忆
2015年3月15日，之前从前迸发过1个X级X射线耀斑和多个M级X射线耀斑的AR2297活动区迸发了一个长时刻的C9.7级耀斑，并随同有全晕日冕物质抛射(CME)。图画显现这是一次一般的CME，是一次强度一般的迸发进程。空间环境预告组织和数值模仿成果都显现：CME会在世界时17日下午抵达地球，影响一般。
图1 3月15日卫星观测到的CME
但是，出乎一切科学家和预告员的预料，这次CME来的是如此之快、如此凶，导致了第24太阳活动周以来最强地磁扰动，并引发了一系列空间环境效应。
2. 第24太阳活动周最强磁暴
3月17日清晨3点，裹挟着强壮磁场的CME开端冲击地球，之后地磁Kp指数一路飘红，地球磁场发作剧烈扰动，有12个小时到达大地磁暴水平，Dst指数一路下降至-200nt，3月17日Ap指数到达117，成为第24太阳活动周以来最强地磁暴。对地磁暴反响最快也最显着的莫过于极光。3月17日北极区域极光活泼，最低纬度到达了美国北部区域，其间威斯康星、蒙大拿等州都看到了美丽的极光。
图2 CME引起的强地磁扰动
图3 地磁Dst指数改变和Alaska极光
3. 地球磁层顶穿越地球停止轨迹
受快速等离子体云的碰击，3月17日地球磁层遭到严峻紧缩，地球磁层顶巨细和形状发作了显着的改变。中科院空间环境预告中心使用自主开发的形式，猜测到3月17日磁层顶日下点屡次被紧缩到地球停止轨迹(距地心6.6个地球半径)以内，发作了屡次磁层顶穿越地球停止轨迹事情。
图4 地球磁层顶(蓝色曲线)穿越地球停止轨迹(赤色虚线)
图5 空间环境预告中心形式猜测地球磁层顶穿越地球停止轨迹事情
此次事情引发了屡次地球磁层顶穿越地球停止轨迹事情，其间正好被地球停止轨迹上GOES13和GOES15空间环境监测卫星所监测到。图6中显现了GOES13和GOES15卫星观测到的磁场水平重量(Hp)。当它们穿越地球磁层顶时，观测到磁场水平重量(Hp)发作了回转。假如此刻穿越磁层顶的地球停止轨迹卫星是靠磁场来操控姿势的话，那么它将面对姿势操控反常的风险。
4. 电离层负暴
在此次最强地磁暴期间，中国科学院空间环境监测网所属的9个电离层台站监测到电离层环境发作剧烈的改变。电离层的呼应延迟于地磁暴，最强地磁暴开端于世界时3月17日3时左右，电离层扰动改变则开端于17日晚，继续至18日，19日电离层逐步康复正常。漠河、北京、武汉和三亚站(纬度从高到低)监测到的电离层F2层临界频率(foF2)发作负暴呼应，即临界频率下降至远低于布景均匀水平。特别是在3月18日白日，漠河、北京的foF2最高值乃至低于均匀夜间的最低值，这会对我国大部分区域的短波通讯形成严峻影响。
图7 电离层F2层临界频率监测数据
福州、厦门、广州、南宁和海南富克站(均在低纬)监测到电离层总电子含量(TEC)发作负暴呼应。3月18日5站的TEC峰值(约40TECU)显着低于地磁暴前17日峰值(约100TECU)。TEC的剧烈改变，会影响导航定位的精度，但负暴影响较小。
图8 电离层总电子含量改变
5. 低轨卫星轨迹下降加速
地磁暴期间，受焦耳加热和高能粒子沉降等的影响，中高层大气受热胀大，卫星轨迹上大气密度添加，然后使得卫星运转阻力增大，轨迹下降速度加速。受此次磁暴的影响，天宫一号和世界空间站的轨迹下降速度加速，且世界空间站随即进行了抬轨操作。
图9 天宫一号轨迹改变状况
图10 世界空间站轨迹改变状况
安静的太阳活动周，时间短的开放，将留在前史的记忆里，值得!
