地磁暴又要爆发了?在北京时间年7月22日00时40分左右,太阳活动区爆发了一次较为明显的日冕物质抛射(CME)过程,这次太阳活动爆发的区域相当于地球方向校正,所以在太阳活动的影响下,地球在7月24日至7月25日可能会出现地磁暴现象。
虽然这次太阳活动爆发的区域面积很小,稍微不注意就没法发现,而且在日冕物质抛射(CME)之前,太阳也没有出现明显的太阳耀斑,但是喷发出来的日冕物质质量还是相当惊人的。
由于太阳活动爆发时比较对准地球这一个方向,所以当这些太阳日冕物质来到地球附近时,就会导致地球的磁场、大气层、电离层出现一定的变化。例如会导致地球大气层高处的空气密度增加、磁场受到影响,电离层的稳定也会被打破。
对于人类来说,地磁暴现象的出现,我们其实是很难察觉到的,因为有大气层、磁场的保护,对我们身体几乎没有什么影响。但是随着地球磁场、大气层、电离层受到太阳物质的影响,我们的航空、航天、通讯、导航等各方面都会受到一定程度的影响,很多地区也可能会出现极为绚丽的极光现象。
曾导致空间站加速下降?
地磁暴现象其实是很常见的自然现象,太阳活动经常会爆发,喷发出大量高能带电粒子,巨大的能量向太阳系扩散。地球虽然处于太阳系的宜居地带,与太阳的平均距离达到1.5亿公里,看起来很遥远,但是一样会受到太阳活动的影响。
当前正好处于第25太阳活动周峰年,所以在这段时间太阳活动其实是很频繁的,在过去几个月时间内,我们就经常看到太阳爆发太阳耀斑的消息,也有关于地球爆发地磁暴现象的情况。例如在5月初一周时间内,太阳就连续爆发了10个X级耀斑和60多个M级耀斑。
当时太阳活动爆发时,还导致地球在5月10日晚至5月11日凌晨爆发了特大地磁暴(kp=9)。伴随着地球地磁暴现象的出现,当时很多地区都出现了极其绚丽的极光。虽然当时是特大地磁暴,但是我们人类没法察觉,不过对于在近地轨道飞行的航天器来说,就是一个很大的影响。
因为地磁暴现象爆发时,会导致地球大气层高处的空气密度增加,在近地轨道飞行的航天器飞行轨道一般都是固定的,当它们飞行的轨道空气密度增加以后,它们需要面临更大的空气阻力。
当这些航天器遇到更大的空气阻力以后,它们的飞行速度肯定会受到影响,这会导致这些航天器的飞行高度加快下降的速度。当时国际空间站和中国空间站都有不同程度的轨道高度加速下降的情况,基本上都是在5月11日当天下降了0.5-1公里左右,这个速度远超正常水平。
有一些航天器可能会因为地磁暴现象而被摧毁。例如在月3日,SPaceX公司发射了49颗星链卫星,当时刚刚好就是遇到了地磁暴现象,在地磁暴现象的影响下,有40颗卫星没法顺利进入预定轨道,随后很快就因为轨道高度衰减而坠落大气层烧毁。
在5月份地球爆发特大地磁暴现象时,中国空间站、国际空间站都出现不同程度的加速下降,那现在神舟十八号航天员应该怎么应对这一个问题呢?
虽然地球可能会爆发地磁暴现象,而地磁暴现象可能会导致航天器的轨道高度加速下降,但是对于空间站这些长期运行的载人航天器来说,这个问题其实不是很大。因为在正常情况下,就算没有地磁暴现象的影响,这些航天器的飞行高度都会不断下降。
虽然这些飞船、空间站、卫星都是在几百公里、几千公里高的轨道飞行,虽然处于外太空环境,但是这个空间其实不是绝对的真空,还存在稀薄的空气,只是空气密度非常小,在物理课程中我们假设是在理想状态下的真空环境,实际上不存在真正的真空。
在实际的情况中,这些空气密度虽然很小,但是长时间飞行过程中,微小的空气阻力其实是没法忽略不计的,飞行时间越长,这些空气阻力对航天器的影响就越大,慢慢地,这些航天器的飞行速度都会越来越慢,随着它们的飞行速度越来越慢,轨道高度自然也就会不断下降了。
这也就是为什么火箭残骸、卫星残骸、飞船残骸最后都会坠落大气层烧毁的原因。也就是说,在近地轨道飞行的航天器,它们的轨道高度衰减是不可避免的事情。只是在地磁暴现象的影响下,近地轨道的空气密度有所增加,导致它们轨道高度衰减速度加快而已。
空间站这些载人航天器需要飞行十几年、几十年,而它们的体积又比一般的航天器大得多,面临的空气阻力会更大,轨道高度衰减速度也会更大,如果我们不采取措施,这些空间站其实很快就会坠落大气层烧毁。
但是实际的情况是,这些空间站并不会坠落大气层,这是因为每隔一段时间,我们就会根据空间站的飞行情况启动发动机进行加速,随着空间站速度越来越快,它的飞行高度也会提升上去,自然也就不会坠落大气层烧毁了。
空间站能够运行这么长时间,就是通过发动机来提升高度的。所以,我们完全不需要担心,如果地磁暴爆发时,空间站内的航天员会不会受到影响。
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