NASA發現太陽會在發生大規模耀斑之前發出”警告”
長期以來,科學家一直在努力準確預測太陽耀斑,但最近利用美國太空總署的太陽動力學天文台取得的一項突破發現了一個很有希望的新跡象:閃爍的日冕環。

美國國家航空暨太空總署的太陽動力學天文台於2012 年1 月中旬捕捉了這張太陽活躍區上方的日冕環影像。這張影像是在波長為171 埃的極紫外光下拍攝的。資料來源:美國國家航空暨太空總署/太陽動力學天文台
太陽大氣中的這些拱形結構在耀斑發生前幾小時會出現不穩定的亮度波動,這有可能提供一個急需的預警系統。這項發現有可能大幅準確地預測耀斑,它將徹底改變我們保護太空人、衛星和電網免受危險空間天氣影響的方式。
多年來,科學家一直在努力準確預測太陽耀斑–來自太陽的強大能量爆發,可使帶電粒子在太陽系中飛馳。現在,研究人員利用美國太空總署太陽動力學天文台(SDO)的數據,發現了太陽大氣層(即日冕)中閃爍的環路,這可能是即將發生太陽耀斑的早期預警信號。
這項發現可以幫助美國國家航空暨太空總署(NASA)和其他組織保護太空人、衛星和地面技術免受太空天氣的潛在危害。
研究小組由加州聖迭戈市Predictive Sciences Inc.公司的太陽物理學家Emily Mason 領導,專注於日冕環–從太陽表面延伸出來的拱形結構。這些環形結構形成於磁性活躍區域,也就是太陽耀斑的發源地。
研究小組觀察了50 次強烈太陽耀斑附近的日冕環,分析了與非耀斑區上方的日冕環相比,它們在耀斑發生前幾小時在極紫外光下的亮度是如何變化的。就像閃爍的警示燈一樣,耀斑區域上方日冕環的亮度變化遠大於非耀斑區域上方日冕環的亮度變化。
影片中的四幅圖展示了2011 年12 月太陽耀斑發生前,日冕環在四種不同波長的極紫外光(131、171、193 和304 埃)下的亮度變化。這些影像由美國太空總署太陽動力學天文台上的大氣成像組件(AIA)拍攝,經過處理後顯示出日冕環的閃爍。圖片來源:NASA/太陽動力天文台/JHelioviewer/E. 梅森
梅森解釋說:”我們發現,在太陽耀斑發生前的幾個小時裡,活躍區域上方的一些極紫外光會不規則地閃爍。這些結果對於理解耀斑確實非常重要,並可能提高我們預測危險空間天氣的能力。
研究成果於2024年12月發表在Astrophysical Journal Letters上,並於2025年1月15日在美國天文學會第245次會議期間的記者會上發表。不過,研究小組表示還需要更多的觀測來證實這項關聯。
其他研究人員曾試圖透過研究太陽磁場或尋找其他日冕環特徵的一致趨勢來預測太陽耀斑。然而,梅森和她的同事認為,測量日冕環的亮度變化可以提供比這些方法更精確的警告–提前2到6個小時發出即將發生耀斑的信號,準確率達到60%到80%。

美國太空總署的過渡區和日冕探測器(TRACE)太空船觀測到的明顯日冕環。資料來源:NASA/TRACE
“許多已經發展出來的預測方案仍然是預測在特定時間內發生耀斑的可能性,而不一定是準確的時間,”團隊成員、俄亥俄州賴特-帕特森空軍基地空軍技術研究所的塞斯-加蘭說。
“日冕是一個動態環境,每個太陽耀斑就像一片雪花–每個耀斑都是獨一無二的,”團隊成員、空軍技術研究所研究生、論文第一作者卡拉-克尼澤夫斯基(Kara Kniezewski )說。 “我們發現,在日冕環發射中尋找’混亂’行為的周期,而不是特定的趨勢,能提供更一致的衡量標準,還可能與耀斑的強度相關聯。
科學家希望他們關於日冕環的研究成果最終能用於幫助太空人、太空船、電網和其他資產免受伴隨太陽耀斑而來的有害輻射。例如,自動系統可以從太陽動力學天文台的即時影像中尋找日冕環的亮度變化,並發出警報。
位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心和位於華盛頓特區的天主教華盛頓大學的合著者瓦迪姆-烏里茨基說:”其他研究人員之前的工作報告了一些有趣的預測指標。 我們可以在此基礎上提出一個經過充分測試的指標,最好是更簡單的指標,為從研究到運行的飛躍做好準備。
編譯自/ scitechdaily