太阳活动与脆弱的微软系统

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翻译：雷丰图

校对：牧夫天文校对组

后期：胡永葳

责任编辑：王启儒

https://ras.ac.uk/news-and-press/news/new-dawn-space-storm-alerts-could-help-shield-earths-tech

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023SW003805

2024年7月19日的周五，由于微软公司的一次软件更新中包含了一个小小的错误文件，导致了全球范围内的混乱：信用卡无法支付，医生无法调取病人病历，成千上万的航班被取消。

比起能够人为修复的bug，来自太空中的威胁更加致命，且会无差别地对电子元件造成永久损伤。日冕物质抛射（下简称CME）是太阳在短时间内释放大量能量的现象，其表现为几分钟至几小时内从太阳向外抛射一团日冕物质，速度可达每秒1000公里。

即使是低烈度的CME也会引发地磁爆，产生壮丽的极光，并影响依靠电离层的通讯方式。而在更大烈度下，CME会对电网，乃至输油管道等基础设施产生破坏。这也是科学家们探索精确预测CME及其它宇宙风暴的初衷。

高压线圈等依靠地磁场相关电磁效应的基础设施都有着潜在的隐患。

Credit: Zhanar Tukeyeva

近来，科学家们对于CME撞击地球的研究取得了巨大的突破。来自英国的团队声称, 他们已经可以在它没有完全从太阳喷发出来之前，就预测出日冕物质的喷射速度，以及“撞击”地球的准确时间。

就在微软系统崩溃的同一天，阿伯里斯特威斯大学的研究人员在赫尔举行的英国皇家天文学会全国天文学会议上介绍了他们的研究成果。

该团队对太阳上被称为 “活跃区 ”的特定区域进行了针对性研究，并持续监测了这些区域在爆发前、爆发期间和爆发后的变化情况。他们研究的一个重要方面是活跃区的 “临界高度”，也就是磁场变得不稳定并可能导致 CME 的高度。

日冕物质抛射（CME）

Credit: NASA Goddard Space Flight Center/Jhelioviewer

首席研究员，太阳物理学家哈希塔-甘地（Harshita Gandhi）说：“通过测量磁场强度如何随高度降低，我们可以确定这个临界高度。”

“这些数据可以与一个几何模型一起使用，该模型用于在三个维度上跟踪 CME 的真实速度，而不仅仅是两个维度，这对于精确预测至关重要。

她补充说："我们的发现揭示了 CME 开始时的临界高度与 CME 真实速度之间的密切关系。

左图--显示的是在 CME 爆发时，PIL 平均衰变指数与光球层高度的关系曲线，单位为毫米，临界高度为 61.47 毫米。右图--显示 AR11158 的临界高度随时间变化的情况，红色和黑色虚线分别表示 CME 开始和 C2 时间。

Credit: Harshita Gandhi

该研究通过拟合渐变圆柱壳（GCS）模型，展示了在单视角观测中对日冕物质抛射（CMEs）造成的局限性。从三维空间对太阳周期24期间360次CMEs进行了跟踪观测，CMEs的平均三维速度是其二维速度的1.3倍，不同的爆发区域中速度从432公里/秒到813公里/秒不等。

甘地在研究中同时指出，针对速度较慢的爆发（AR CME），GCS模型的拟合精度较低。综上所述，采用多视点CME图像拟合几何模型，对于研究CME的统计特性非常重要，并且可以深入了解CME

甘地说："了解并在预测中使用临界高度提高了我们对CME的预警能力，有助于保护我们现代生活所依赖的技术。

——The End——

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

经典的windows蓝屏同时出现在了全球的机场、医院、商店。图为美国波特兰国际机场的一块显示屏。而在中国，由于核心基础设施的操作系统均已实现国产化，并未出现大规模的混乱。

Credit: Gregory Rec/AP

牧夫

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