我們?cè)倏纯?012年之后美國(guó)IRIS衛(wèi)星觀測(cè)到的無(wú)所不在的小尺度噴流現(xiàn)象。

這是在紫外波段由IRIS衛(wèi)星觀測(cè)的太陽(yáng)過(guò)渡區(qū)圖像。除了太陽(yáng)黑子、強(qiáng)耀斑、日冕拋射之外，小尺度太陽(yáng)活動(dòng)也無(wú)所不在。

日珥（暗條）爆發(fā)是太陽(yáng)活動(dòng)中最優(yōu)美的對(duì)象。上圖是1946年美國(guó)科學(xué)家拍攝到的一個(gè)邊緣日珥的爆發(fā)。這個(gè)日珥因?yàn)樘?，被稱為“祖父日珥”（Grandpa prominence）。日珥爆發(fā)的時(shí)候非常壯觀，通過(guò)太陽(yáng)表面的弧度也能看出這個(gè)日珥很大。

近代觀測(cè)到的日珥就更漂亮了（如上圖）。上圖中，我們看到兩種對(duì)象：一種是淺黃色的，代表百萬(wàn)度高溫的結(jié)構(gòu)；另一種是暗紅色的，代表幾十萬(wàn)度或者幾萬(wàn)度的低溫。日珥爆發(fā)時(shí)，從邊緣看也是非常漂亮的，爆發(fā)時(shí)百萬(wàn)度的結(jié)構(gòu)會(huì)爆裂，低溫物質(zhì)會(huì)被掃蕩干凈。

上圖是日冕附近的日珥爆發(fā)。日珥爆發(fā)時(shí)，暗物質(zhì)爆發(fā)掉了，其中快速向外擴(kuò)展的是激波面，即是快磁聲波激波。激波剛出來(lái)時(shí)的速度大概為每秒1000公里左右。日珥物質(zhì)下落時(shí)，其形狀發(fā)生改變，并且發(fā)生物理上的等離子體體拋射現(xiàn)象；日珥物質(zhì)落到太陽(yáng)表面時(shí)，太陽(yáng)表面出現(xiàn)第二次的增量，并出現(xiàn)天體物理當(dāng)中的吸積過(guò)程。

上圖是用紫外波段觀測(cè)到的太陽(yáng)耀斑。從對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)可以看到，中間是負(fù)極黑子，磁力線是呈附著狀向外；黑子快速旋轉(zhuǎn)，大量的磁能通過(guò)黑子旋轉(zhuǎn)積累起來(lái)，再快速釋放出去。

太陽(yáng)耀斑導(dǎo)致了強(qiáng)烈的日冕物質(zhì)拋射。日冕物質(zhì)拋射經(jīng)常具有持久的南向磁場(chǎng)，與磁層強(qiáng)烈地相互作用，導(dǎo)致磁層亞暴和磁暴。上圖中，中間這條白線是太陽(yáng)，大量的物質(zhì)從太陽(yáng)中心向四面八方拋射。一次日冕物質(zhì)拋射大約要拋射幾十億噸到幾百億噸不等的百萬(wàn)度的高溫等離子體。另外，日冕物質(zhì)拋射之后，大量高能粒子打在其被吸積的表面上，使其不能正常工作。

日冕物質(zhì)拋射是太陽(yáng)系內(nèi)尺度最大、影響最大的太陽(yáng)活動(dòng)形式。日冕物質(zhì)拋射的過(guò)程與太陽(yáng)耀斑也是相互聯(lián)系的。

下面我們說(shuō)一下今天的太陽(yáng)和空間物理學(xué)家在做哪些努力、能夠做到什么程度。日冕物質(zhì)拋射到行星際，變?yōu)榇旁?。磁云是什么呢？它就是一團(tuán)扭纏著的特別亂的磁力線和磁通量，它一直影響我們的地球空間，影響地球磁層。

太陽(yáng)爆發(fā)到底會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？大家請(qǐng)看上面的動(dòng)圖，它將藝術(shù)描述和觀測(cè)結(jié)合起來(lái)。圖中，太陽(yáng)爆發(fā)出來(lái)，化為磁云在行星際傳播，撞擊地球的磁層頂；然后把太陽(yáng)的能量注入地球的磁尾，并在磁尾發(fā)生一種被稱為“磁重聯(lián)”的過(guò)程，把能量帶到地球的兩極，讓兩極出現(xiàn)極光。所以，盡管這是一個(gè)把觀測(cè)和藝術(shù)描述結(jié)合在一起的動(dòng)畫(huà)，但是大家卻看到了太陽(yáng)爆發(fā)影響地球環(huán)境的過(guò)程。

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)象的尺度有多大？熱等離子體加速能量是3×10³¹爾格；一個(gè)太陽(yáng)爆發(fā)的能量大約是10³²爾格。10³²爾格是什么概念？一個(gè)氫彈爆炸的能量是10²³爾格，所以一個(gè)太陽(yáng)爆發(fā)的能量，是氫彈爆炸的10億倍。我有一個(gè)同事經(jīng)常這么講：一個(gè)太陽(yáng)耀斑的能量是多少？就相當(dāng)于全世界每人發(fā)一個(gè)氫彈，然后喊“123”同時(shí)引爆。

太陽(yáng)風(fēng)暴怎么樣影響日地環(huán)境？上圖中有三個(gè)方塊，一個(gè)是指全波段的電磁輻射影響，一個(gè)是高能粒子影響，一個(gè)是磁通量和等離體拋射的影響。所以空間物理學(xué)家常說(shuō)，太陽(yáng)對(duì)地球是三輪輪番轟炸。最快的一輪是全波段電磁輻射，8分鐘就到地面。所以短波通訊受到的影響最快：如果太陽(yáng)上有爆發(fā)，那么短波收音機(jī)或者電視信號(hào)馬上就會(huì)變壞。因?yàn)樽贤廨椛溆绊懥穗婋x層。電離層密度一變化，無(wú)線電信號(hào)馬上就到受影響。第二輪是高能粒子，一般快的需要15分鐘左右到達(dá)地面，慢的甚至需要一天多才能到達(dá)。如果高能粒子需要15分鐘到達(dá)地球，那么這個(gè)高能粒子的速度應(yīng)該是多少？差不多一半的光速。所以，太陽(yáng)表面的一次爆發(fā)，能夠讓大量高能粒子在短時(shí)間內(nèi)加速到相對(duì)論效應(yīng)水平。第三輪是磁通量磁化等離體，它以磁云的方式在行星際傳播，平均3.14天到達(dá)地球軌道，影響地球空間。 

太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球都有哪些影響？首先是影響宇航員。太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的高能粒子輻射，即放射性污染，這會(huì)影響宇航員、影響跨越極區(qū)的飛行。因?yàn)闃O區(qū)沒(méi)有地球磁場(chǎng)，像漏斗狀，當(dāng)跨越極區(qū)的時(shí)候，如果有太陽(yáng)爆發(fā)，那么高能粒子會(huì)無(wú)遮攔地順著極區(qū)的磁穴區(qū)就穿過(guò)來(lái)；而在其他地方，地球磁層把太陽(yáng)高能粒子屏蔽掉了，所以不管飛機(jī)飛得多高都不會(huì)受到影響。其次，會(huì)使衛(wèi)星的深層充電、衛(wèi)星的姿態(tài)控制會(huì)受影響；使得地球的中層大氣向上抬、衛(wèi)星經(jīng)歷了更多的摩擦，導(dǎo)致翻滾。再次，影響遠(yuǎn)距離輸電、輸油。最后，影響通訊。另外，強(qiáng)烈的太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)，地球紫外線會(huì)超標(biāo)。