地磁暴導致嗜睡？對生活有何影響？科普來了

據中國氣象局消息，3月24日、25日和26日三天可能出現地磁活動。其中3月25日會發生中等以上地磁暴甚至大地磁暴，預計地磁活動將持續到26日。

相關消息一經發佈，關於「地磁暴」的話題多次登上各種社交平台熱搜。

一些網民還表示，大地磁暴給自己身體帶來了或多或少的影響：

那地磁暴到底是什麼？真的會給我們身體帶來各種各樣的影響嗎？其實在去年12月1日左右也爆發過一次地磁暴，一些天文愛好者還在北京觀測到了極光。。。。。。今天就一起來聊聊！

呼喚洪荒的太陽風： 極光與地磁暴的產生

極光是什麼

要想知道地磁暴是什麼？首先要來講講大多數人熟知的極光是怎麼發生的。

極光是一類發光的空間天氣現象。大量來自太陽的高能帶電粒子流（也稱作太陽風）在進入地球磁場後，多數被磁力線集中偏轉到磁極周邊並下落，當它們與高層大氣（100 千米或以上）的粒子碰撞後，大氣粒子獲得能量而被激發或被電，當這些粒子回覆到初始基態或復合為中性粒子時，部分釋放的能量會以可見光形式發出。

由於當前磁極也均位於地理上的南北兩極附近，因而這類發光現象集中在高緯度地區（尤其是環繞磁極的「磁緯度」較高地區，這裏也被稱作極光帶），極光也因此得名。

為什麼極光會有不同的顏色？

極光的繽紛顏色與不同的大氣粒子和發光過程有關，也處在不同的高度。

如最常見的綠色極光，是氧原子被激發到激發態後，較短時間（1秒內到數秒）回覆到基態時發出的光，通常在100~200千米高；而紅色極光同樣是激發態氧原子回覆後的發光，但這一過程需要較長時間（數十秒到百餘秒），期間一旦與其他粒子碰撞將損失這部分能量而無法發光，因而紅色極光最主要在粒子密度更低、高度更高的層面相對常見（約200~350千米）。

通常而言，由於高空能發光粒子較為稀薄，紅色極光的強度相較綠色極光偏弱，但由於極光帶在我國以北數百千米甚至更遠，我國北方能看到的極光高度角都較低，加之地球表面的弧度、地形等遮擋，因而對於我國北方等中緯度地區，反而高度較高、強度相對較弱的紅色極光更容易被看到。

此外，藍色為氮原子激發/電離後發出的光，但氮原子更難被激發電離，它出現的頻率也不如紅/綠色極光高。

地磁暴是什麼

而這來自太陽的高能帶電粒子流主要起源自太陽大氣最外層——日冕層。日冕層溫度極高的同時物質極其稀薄，此時物質以帶電的等離子體形式存在。通常情況下，這些帶電粒子被封閉的太陽磁場所束縛，難以成規模地逃離，但有兩類情況下，它們會順利噴薄而出：

一是日冕存在較穩定（持續數日）的特定結構，如冕洞這類溫度較低、磁場線較為開放的結構，帶電粒子流會在這裏成功逃脫太陽磁場束縛，形成冕洞高速流；

而比其更為劇烈的，則是強烈太陽活動（包括但不限於耀斑爆發）引發的異常磁場擾動，導致磁力線出現局部開放，此時這些「磁場缺口」處更容易出現帶電粒子流的快速噴薄而出，並形成日冕物質拋射（CME）事件——後者往往會引發更顯著的磁暴。

去年12月地磁暴期間太陽的遠紫外線波段影像圖。圖中右下部分的暗色區域正是溫度較低、磁力線較為開放的冕洞，它對高能帶電粒子流的產生和最近的地磁暴與極光活動有一定貢獻。圖片來源：美國航天局（NASA）下屬太陽動力學天文台（SDO）

當CME對應的高能粒子流進入地球磁場範圍後，會使地磁場壓縮變形，並將大量帶電粒子注入磁層區域，引發磁層環電流急劇變化；而由於變化的電流會產生變化的磁場，這一部分帶電粒子流會給地磁場額外附加一部分感應磁場，這額外附加的部分就被稱作地磁擾動，其中較強者會稱作地磁暴。

所以地磁暴和極光是這些太陽高能粒子流影響的兩面，可以通過監測地磁暴事件的強度預報極光的強度。

通常而言，越正對地球、速度越快的 CME，會產生越強烈的地磁暴；而 CME 也具有不同形態，通常以 CME 兩端夾角衡量，完全成環（360°）者被稱作暈狀 CME —這類通常是正對地球、速度極快的 CME 事件，往往會引發強地磁暴事件。

電·磁·光的交織： 地磁暴對生活的影響

地磁暴除了直接反映地磁場的劇烈擾動，也代表著高能粒子流衝擊地球高層大氣。

在這類大地磁暴活動時，磁極附近的高緯度區域地面會因為磁場的快速變化進一步激發感應電流，並對當地電網等產生一定幹擾，此外高緯度區域地磁導航、衛星導航和低頻無線電波導航等方式等也會受到明顯干擾。

由於高能帶電粒子流增強，部分帶電粒子會深入極地平流層而讓這一層面電離輻射增強，對經過極地區域的航班飛行也稍有影響。

而根據研究數據彙總來看，單次極地航班飛行時遭遇的劑量為2.5~4μSv/h（上限在太陽活動高峰時達到），雖然這是天然本底輻射（約 0.2μSv/h）的12~20 倍，但如果只是作為普通乘客的每年數次飛行，即使時間較長、在太陽活動高峰期間飛行，也遠低於安全電離輻射劑量閾值（建議普通公眾為每年1000μSv，而職業工作者為每年20000μSv），不會造成明顯影響，但對於常年工作在極地航線的機組乘務人員，部分研究認為總輻射劑量可能接近安全閾值，也需要更多研究確認。

在大氣層之外，高能粒子流和地磁擾動同樣對空間站、衛星的電氣元件工作、飛行姿態等產生影響，在軌航天員需要注意。甚至對於部分低軌道航天器而言，由於運行區域大氣密度稍大，地磁暴期間可能出現大氣密度進一步升高而阻力增大，影響航天器軌道變動甚至提前墜落，這些都是需要防範。

而以本次大地磁暴級別的事件，對於包括我國在內的中緯度地區日常生活，如電子器件、通訊、飛行航班等，都不會造成任何明顯影響。

對於更多普通人而言，目前並無充分證據表明地磁暴對身體狀況存在影響。較強地磁暴對普通人最直觀的體驗，則是在高緯度區域（準確而言，是磁極周邊的磁緯度較高區域）更可能看到絢爛極光，且隨著高能粒子流向赤道方向擴張，不少中緯度地區，包括我國北部也能看到極光。只是前文已經提及，我國北方的極光視角較低且較為暗淡，必須在足夠空曠、能避開城鎮燈等光汙染區域，如果緯度不夠高，在城鎮里是很難見到。