SMOS和Swarm联手发现巨大的太阳风暴

太阳在周末爆发，向地球发射电磁辐射，甚至用壮观的北极光照亮了天空。欧空局不可思议的太空天气组合SMOS和Swarm首次追踪到了严重的太阳风暴——它扭曲了地球的磁场。

太空天气——电磁辐射以及太阳以太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)形式发射的粒子——既会造成眩目又会造成破坏。它可以引起令人惊叹的极光，但也可以摧毁卫星、通信甚至电网。

2024年3月23日星期六早些时候，太阳从一个直接指向地球的特别活跃的区域释放了强烈的X1.1太阳耀斑，这是可能的最强大的类型。

相关的日冕物质抛射(CME)正向我们袭来的消息让极光追寻者和太空气象科学家都处于高度戒备状态。

对于监测地球磁场的Swarm科学家来说，这是充分利用三卫星星座的新近实时数据的绝佳机会。

每颗Swarm卫星都携带一个磁力计来测量地球磁场的强度。该磁场不断变化，对太空天气事件的反应特别强烈。

CME到达的时间比预期要早得多，导致3月24日星期日下午地磁风暴达到严重程度。

据荷兰皇家气象研究所(KNMI)的EelcoDoornbos报道，随着数据很快可用，SwarmAlpha成为第一颗测量地球磁场变化的近地轨道卫星。

SwarmBravo很快提供了另一个视角，显示了地球磁场的巨大变化，在其峰值期间达到了低纬度地区。

虽然风暴持续时间相对较短，但对地球磁场的干扰却非常强烈，其影响仍在分析中。

据欧空局太空天气办公室称，太阳活跃区域一直在释放更多的M级耀斑，但从那以后强度就不那么强了，而且在未来几天内有40%的可能性会再次释放X级耀斑。

SMOS爆发

令人惊讶的是，欧空局的土壤湿度和海洋盐度(SMOS)卫星是第一批捕获与太阳耀斑相关的太阳射电爆发的卫星之一。

SMOS的主要仪器是一种称为Miras的干涉仪辐射计，它通常检测从地球发射的“L波段”无线电波。这使我们能够测量土壤湿度、海面盐度和海冰厚度等地球物理参数。

然而，由于其在轨道上的位置，SMOS的天线在其视野中也有太阳，并且太阳耀斑也会释放无线电波。

对于地球观测，这些信号被作为噪声去除。但太空气象科学家有其他想法。通过近24小时近实时监测太阳，SMOS可以检测太阳耀斑对全球导航卫星系统(GNSS)以及飞行雷达和L波段通信的影响。

拥有这种近乎实时的信息非常有用。2023年12月发生特别强烈的太阳耀斑后，许多卫星与南美洲的地面站失去了GPS联系。SMOS能够缩小原因范围，将其与太阳事件联系起来。

“14年后，SMOS仍然有更多的技巧，”SMOS任务经理KlausScipal说。“它的多功能性，就像所有地球探索者一样，令人印象深刻，而且它在空间天气监测方面的持续潜力确实非常令人兴奋。”

蜂拥而至，领先

当日冕物质抛射撞击地球磁层时，我们可以看到极光照亮极地天空的效果。与此同时，群卫星记录了地球磁场的扭曲。我们往往会看到两极上方的磁场更强，而赤道处的磁场明显减弱。

虽然3月23日的太阳耀斑以及3月24日相关的太阳风暴非常强烈，但地球上并不总是会出现大型地磁风暴。

并非每次大型太阳耀斑都与重要的日冕物质抛射有关，并非每次日冕物质抛射都会直接撞击地球，即使发生，其影响也各不相同。

Swarm卫星的探测内容取决于许多因素，例如能量、太阳磁场方向以及有多少带电粒子越过两极进入地球大气层。

我们还有很多东西需要了解，以及为什么这个新的太空天气组合对于科学家们了解太阳和地球之间发生的事情很方便。

“我们现在可以近乎实时地看到来自SMOS和Swarm的合并信息，这真是太棒了，”Swarm任务经理AnjaStrømme说道。“这是令人兴奋的，特别是在太阳周期最活跃的部分，看看我们通过这些补充观测可能发现什么。”

SMOS和Swarm任务是ESA地球探索者系列的一部分。这些卫星是飞行实验室，用于测试突破性的新地球观测技术。

这两次任务的持续时间远远超出了最初的任务期限，数据继续证明是日常生活中不可或缺的一部分。例如，SMOS数据用于飓风预报，而Swarm数据可帮助您的智能手机精确定位北方。

这一最新进展标志着这两个任务的组合又一个令人印象深刻且及时的补充。

太阳会经历活动的高峰和低谷，目前正在2025年达到“太阳活动极大期”。这意味着我们可能会在未来几个月看到更强烈的太阳耀斑，以及更频繁的太空天气。

通过SMOS直接探测太阳上发生的情况，对GNSS中断发出预警，Swarm提供有关离家较近的情况的补充数据，我们对太空天气对地球的影响有了独特的新视角。

欧空局地球观测项目主任西蒙内塔·切利(SimonettaCheli)表示：“太空天气很可能起源于我们的星球之外，但导航和电力中断表明它可能对地球产生潜在的危险影响。”

“因此，看到我们的两个地球探索者任务结合起来监测太阳事件并更好地了解它们如何影响我们的星球，这是令人兴奋的。它再次证明了欧洲地球观测计划的多功能性和卓越性。”

保持警惕

监测太空天气是欧空局太空安全计划的一项关键活动，该计划很快将得到欧空局守夜任务的支持。

Vigil计划于2031年发射，它将监测太阳的一侧，在太阳活动进入地球视野之前发现潜在危险的太阳活动区域。

Vigil提供了ESA首个来自深空的24/7运行数据，将关键太空天气影响的预警从提前12-18小时提高到提前四到五天。它将使我们能够为危险的太阳事件做好更充分的准备，包括潜在的破坏性地磁风暴。

它还将为我们提供更多有关可能发生的事情的信息。

我们可能需要等待一段时间才能得到结果。由于Vigil所处的位置距离地球1.5亿公里，因此发射后需要26个月才能开始收到任何数据。

但当它发生时，再加上从Swarm和SMOS收集的信息，我们将比以往任何时候都更有能力了解太空天气对地球系统的影响。