太阳风暴为什么可以轻松摧毁卫星?

作者&投稿:冉郎 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 2022 年 2 月 4 日,埃隆·马斯克的太空 探索 技术公司(SpaceX)发射了 49 颗星链互联网项目卫星,其中大部分在几天后在大气层中烧毁。这场超过5000 万美元的失败的原因是由太阳活动引起的地磁风暴。

当太空天气事件袭击地球并与地球相互作用时,就会发生地磁风暴。太空气象是由太阳内部的波动引起的,这些波动将电子、质子和其他粒子喷射到太空中。

当太空气象到达地球时,它会触发许多复杂的过程,这些过程会给轨道上的任何东西带来很多麻烦。

太阳总是向太空释放稳定数量的带电粒子。这被称为太阳风。太阳风还携带着太阳磁场。有时,太阳的局部波动会向特定方向抛出异常强烈的粒子爆发。如果地球恰好位于由这些事件之一产生的增强太阳风的路径中并受到撞击,那么就会产生地磁风暴。

地磁暴的两个最常见原因是日冕物质抛射(由太阳表面等离子体的爆炸造成)和通过日冕洞逸出的太阳风。日冕洞是太阳外层大气中密度较低的地方。

喷射出的等离子体(即太阳风)到达地球的速度是一个重要因素——速度越快,地磁风暴就越强。通常,太阳风以大约140 万公里/小时的速度传播。但是强烈的太阳事件可以释放高达五倍的风速。

有记录以来最强的地磁风暴是由1859 年 9 月的日冕物质抛射引起的。当大量粒子撞击地球时,它们在电报线路中引起了电涌,吓坏了当时的电报员,并且在某些极端情况下,还造成了电报仪器起火。

来自太阳的排放物,包括太阳风,对于任何不幸直接暴露于它们的生命形式来说都是极其危险的。幸运的是,地球磁场在保护人类方面做了很多工作。

太阳风接近地球时首先撞击的是磁层。地球大气层周围的这个区域充满了由电子和离子组成的等离子体。它由行星的强磁场主导。当太阳风撞击磁层时,它会将质量、能量和动量转移到这一层。

磁层可以从日常的太阳风中吸收大部分能量。但是在强风暴期间,磁层可能会过载并将多余的能量转移到两极附近的地球大气层上层。这种将能量重新定向到两极的过程会导致奇妙的极光事件,但它也会导致高层大气的变化,从而损害太空里的人造卫星。

地磁风暴以几种不同的方式威胁着每天为地面上的人们服务的轨道卫星。

当大气从磁暴中吸收能量时,它会升温并向上膨胀。这种膨胀显著增加了大气热层的密度,热层即从地球表面上方约 80 公里到大约1000 公里的大气层。更高的密度意味着更大的阻力,这对卫星来说可能是个问题。

这种情况正是导致 SpaceX的星链卫星在 2 月份被毁的原因。星链卫星由猎鹰9号火箭送入低空轨道,该轨道通常位于地球表面上方100 到 200 公里之间。然后,卫星使用机载发动机慢慢克服阻力并将自身提升到大约550 公里的最终高度。

2月初发射的这批星链卫星在仍处于极低地球轨道时就遇到了地磁风暴。他们的引擎无法克服显著增加的阻力,卫星开始缓慢地向地球坠落,最终在大气层中焚毁。

阻力只是太空天气对人造卫星造成的危害之一。在强地磁风暴期间,磁层内高能电子的显著增加意味着更多的电子将穿透航天器的屏蔽层并在其电子设备中积累。这种电子积聚可以在基本上是类似小雷击的情况下放电并损坏电子设备。

此外,磁层中的穿透辐射或带电粒子——即使在温和的地磁风暴期间——也可以改变电子设备的输出信号。这种现象可能会导致航天器电子系统的任何部分出现错误,如果错误发生在关键的地方,整个卫星可能会发生故障。

最后,地磁风暴会破坏卫星使用无线电波与地球通信的能力。许多通信技术,例如 GPS,都依赖于无线电波。大气总是在一定程度上扭曲无线电波,因此工程师在构建通信系统时会纠正这种扭曲。但是在地磁风暴期间,电离层的变化将改变无线电波穿过它的方式。也就是说,在地磁暴期间,为安静大气进行的校准反而会出错。

例如,这使得锁定 GPS 信号变得困难,并且可能会使定位偏离几米。对于许多行业——航空、海事、机器人、交通、农业、军事和其他行业——几米的 GPS 定位误差会产生很大问题。自动驾驶系统也需要精确定位。

卫星对于现代世界的大部分功能至关重要,保护太空资产免受太空天气事件的影响是一个重要的研究领域。

通过屏蔽电子设备免受辐射或开发更耐辐射的材料,可以将某些风险降至最低。但面对强大的地磁风暴,能做的屏蔽也可能相形见绌了。

另一方面,如果能更准确地预测风暴,就可以通过关闭敏感电子设备或重新定位卫星,来更好地保护人造卫星和其他航天器。但是,虽然过去几年地磁风暴的建模和预测有了显著改善,但预测往往是错误的。

太阳就像一个经常发脾气的孩子,它不断变化的性格使事情变得具有挑战性。


太阳风是否没有质量,它的推力是靠什么产生的?
由于太阳风的主要成分是氢和氦物质,自然会受到万有引力影响,根据万有引力公式,可以看出,离太阳越远,受到的引力越小,自然风速就越快。3.太阳风还可以成为飞船动力 由于太阳风主要成分是氢氦,所以和空气动力差别不多,如果飞船足够轻,展翼面积足够大,太阳风是可以让飞船速度达到上百公里。而且太阳...

太阳风暴对地球的影响有多大?可以介绍一下太阳风暴吗?
“太阳风暴”不是一个专业术语,而是对太阳喷发及其引起的近地扰动的形象和通俗说法。 这里把太阳和地球空间看作一个整体,用太阳风暴的概念来综合描述太阳爆发活动和对地球空间环境的影响两个方面,不仅具有时代特征, 也便于人们的理解。

太阳风暴对地球的影响
这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。太阳风虽然猛烈,却不会吹袭到地球上来。这是因为地球有着自己的保护伞——地球磁场。太阳风暴 地磁场把太阳...

太阳风暴和地磁暴是怎样形成的,给人类带来多大的危害呢?
就是太阳活跃的时候送出了很多带电粒子流地磁暴 由太阳耀斑引起的地球高层大气的扰动,全球范围内的地磁场的急骤无规则扰动影响健康 影响通信

太阳风暴是自然现象吗?要作解释
科学家形象地把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”。太阳的活动对地球至关重要,因而太阳一打“喷嚏”,地球往往会发“高烧”。 在地球南北两极附近地区的高空,夜间常会出现灿烂美丽的光辉。它轻盈地飘荡,同时忽暗忽明,发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒。这种壮丽动人的景象就叫做极光。 极光多种多样,五...

怎样躲开太阳风暴
无法避开,只能预测强度,用一些深埋地下的方法保护设施

太阳风暴到底是什么
向地球方向涌来的质子在抵达地球时,大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层,从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发,会产生可以称为“太阳风暴”的现象,这时,磁暴效应就会出现。使彗星产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时,星体周围的尘埃和...

太阳风暴的来袭是否会对人类的生活造成影响?为什么?
这是因为地球有着自己的保护伞——地球磁场。 太阳风暴地磁场把太阳风阻挡在地球之外。然而百密一疏,仍然会有少数漏网分子闯进来,尽管 它们仅是一小撮;但还是会给地球带来一系列破坏。它会干扰地球的磁场,使地球磁场的强度发生明显的变动;它还会影响地球的高层大气,破坏地球电离层的结构,使其...

太阳风暴会发生吗?有什么根据?
正是因为它的不可预测性,科学家已经呼吁准备食物和手电。影响水、电、通讯甚至取暖是正常现象,人类还是可以弥补的。但是如果真的是一场足以摧毁地球的太阳风暴,轻则将影响磁极变化,导致超级火山爆发、地震、洪水等。重则辐射摧毁大气层,深入地表,杀死地球上所有动物。目前还没有此类严重太阳风暴的记录...

太阳风暴是怎么回事?人类有办法阻止太阳风暴的发生吗?
为了抵挡太阳风暴,世界各国发射了多次检测太阳的卫星和探测器来获得更多的有关信息,同时科学家也在积极开发特殊的电容卫星,来阻止太阳风暴产生的带电粒子团来到地球。值得幸运的是,大规模的太阳风暴大约百年才会发生一次,但是,这并不值得人们掉以轻心,因为一旦发生,后果将是我们不能想象的。

精河县19687858824: 太阳风暴究竟有多厉害? -
诸葛净复方: 让通讯卫星受损,严重的更能让供电系统中断数月,让不安定地区陷入混乱, 比方说科学家预测的2013年的太阳风暴,能让供电系统瘫痪

精河县19687858824: 太阳风暴是什么?
诸葛净复方: “太阳风暴”(Solarstorm)是指从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流.这些带电粒子到达地球后会迅速扰乱地球磁场,可以造成通讯系统、GPS卫星失灵,被扰乱的磁场会在远距离输电线中产生电流,这些电流可能造成电网瘫痪.[1] 太阳风暴所含的高能X射线、伽马射线以及带电粒子构成的巨大脉冲有可能摧毁所有围绕地球运转的人造天体,包括全球定位系统(GPS)以及人造通信卫星、载人航天器与国际空间站.另外,地球上的远距离输电线构成了巨大的天线,它们在太阳风暴中会形成电流冲击变电站,可能让全地球陷入一片黑暗——不但电力无法供给,臭氧层被破坏,电子通讯还可能全部停摆.它导致的经济损失可能达到1万亿到2万亿美元.

精河县19687858824: 太阳风暴可怕吗
诸葛净复方: 太阳风暴并不是想象中那么可怕,地球磁场可以吧太阳风暴的危害降到最低. 但是强的太阳风暴对地球还是有一定危害的.譬如会摧毁人造卫星,使一个地区发生大面积停电,还会导致通讯瘫痪,在低纬度的地方也能看见极光.

精河县19687858824: 太阳风暴形成原因跟相关影响? -
诸葛净复方: “太阳风暴”,是“太阳磁风暴”的简称. 主要形成原因 日冕(太阳的大气层,温度极高,可达100万摄氏度)和耀斑(太阳表面的一种辐射忽然升高的现象,具体形成原因尚不清楚,但一般认为与太阳内部物质地理位置重分配有关)造成的太...

精河县19687858824: 太阳风暴是什么
诸葛净复方: 太阳风暴是太阳黑子活动达到高潮时,太阳因能量增加而向太空喷射大量带电粒子.太阳风暴每11年发生一次,它往往以每小时300万千米的速度向地球扑来,与地球磁场发生撞击产生地磁冲击波.太阳风暴对地球的负面影响不大,但还是常引起地球发“高烧”,对人类生活造成一定破坏.由于太阳风暴中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时150万到300万公里的速度闯入太空,因此,它会对地球的空间环境产生巨大的冲击.太阳风暴爆发时,将影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层.

精河县19687858824: 太阳风暴是什么? -
诸葛净复方: 太阳风暴指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动.爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流,严重影响地球的空间环境,破坏臭氧层,干扰无线通信,对人体健康也有一定的危害.太阳会在太阳黑子活动的高峰时产生太阳风暴,...

精河县19687858824: 太阳风暴能够摧毁么
诸葛净复方: 太阳风虽然猛烈,却不会吹袭到地球上来.这是因为地球有着自己的保护伞——地球磁场. 太阳风暴地磁场把太阳风阻挡在地球之外.然而百密一疏,仍然会有少数漏网分子闯进来,尽管 它们仅是一小撮;但还是会给地球带来一系列破坏.它...

精河县19687858824: 太阳风暴到底是什么? -
诸葛净复方:太阳风暴又被叫做太阳风.太阳风是从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流,太阳风是一种连续存在,来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流.这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单...

精河县19687858824: 太阳风暴怎么行成的,有多大危害?
诸葛净复方: 每隔11年左右,太阳黑子和耀斑活动会达到顶峰.太阳会有一次能量大爆发.这就是太阳风暴.太阳风暴对地球的影响首当其冲是人造卫星等太空飞行物.高能粒子和各种射线还会破坏电离层,使无线电通讯、电台、电视台受到干扰,地球的气...

精河县19687858824: 太阳风暴带来的影响 -
诸葛净复方: 1、太阳风暴科学意义 太阳风的发现是20世纪空间探测的重要发现之一.经过近40年的研究,对太阳风的物理性质有了基本了解,但是至今人们仍然不清楚太阳风是怎样起源和怎样加速的.太阳风是怎样得到等离子体的供应及能量的供应的问...

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