什么是太阳辐射风暴？

太阳辐射风暴（又称太阳质子事件或 SPE）经常发生在太阳大爆发之后，质子以难以置信的高速被发射出去，有时速度高达每秒数万公里。这些辐射风暴可以在短短 30 分钟内跨越日地距离，并持续多天。在本文中，我们将解释什么是太阳辐射风暴以及它对我们有什么样的影响。

S 分级

NOAA 使用一个名为 S 分级的五级系统来表示太阳辐射风暴的严重程度。这个等级从 S1 到 S5 不等，S1 是最低等级，S5 是最高等级。每个 S 级都有一个与之相关的 pfu（质子通量单位）阈值。例如当地球同步卫星高度上的 10 MeV pfu 计数达到 10 时，就达到了 S1 太阳辐射风暴级别。请注意，这个等级实际上是对数等级。这意味着，当质子通量达到 100 pfu 而不是 20 时，就会发生中等（S2）质子事件！对于强（S3）太阳辐射风暴，质子通量需要达到 1000 pfu。我们经常在网站上使用这个 S 分级，因此熟悉它是明智之举。我们可以定义以下太阳辐射风暴等级：

危险

太阳辐射风暴对地球上的人类没有危险。我们受到地球磁场和地球大气层的保护，不会受到这些风暴的影响。在强烈的太阳辐射风暴期间，我们在地球上可能经历的一个影响是，乘坐跨极地航班的人受到比正常辐射剂量更高的辐射的风险增加了。由于这些辐射风暴，跨极航班有时不得不改道或取消。另一个影响是，它可能导致极地上空的一些通信问题。这些质子也会对宇航员造成辐射威胁，尤其是在他们进行舱外活动（太空行走）时。太空中的卫星也很容易受到影响：这些质子会降低太阳能电池板的效率，机载电子电路可能会出现故障，质子还会在恒星定位系统中产生噪音。

在北极纬度地区，高频（HF）无线电通信可能会出现问题，甚至无法进行。快速运动的质子穿透磁层，沿着磁场线向下运动，穿透南北两极附近的大气层。这些质子会电离 D 层，这一过程会阻止高频无线电波到达更高的 E、F1 和 F2 层，这些无线电信号通常会在这些层折射并反弹回地球。这种无线电中断被称为极冠吸收（PCA）事件，可持续数天。其结果是在跨极地线路上几乎无法进行高频无线电通信。我们可以使用 S 分级来估计极盖吸收（PCA）事件的严重程度。

下图是太阳辐射风暴期间卫星运行情况的一个很好的例子。从左到右，我们可以看到来自两个不同的 SOHO 仪器的图像。左边是没有太阳辐射风暴时的正常图像。右边是严重的 S4 太阳辐射风暴期间的图像。大量质子撞击到相机的传感器上，导致图像出现大量噪点。图像几乎无法使用。

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高新化学组成探测器（ACE）在太阳辐射风暴期间出现的问题

在太阳辐射风暴期间，来自高新化学组成探测器（ACE）卫星的一些数据有可能受到污染并记录错误值。从 SWEPAM 仪器提供的太阳风参数就可以看出这一点。太阳风的速度变得比实际值要低，密度变得小于每平方厘米 1 个质子。在太阳辐射风暴期间，与行星际磁场（IMF）有关的数据仍然可靠。当太阳辐射风暴达到 S2 级（中度太阳辐射风暴）时，这些错误读数就会出现，而且往往会一直持续到日冕物质抛射到来之后，这使得探测日冕物质抛射的到来变得更加困难。2016年取代 ACE 的 DSCOVR 太空飞船则不存在这些问题。

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