日冕物质抛射

从太阳的日冕层抛射出来的强烈空间天气现象
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME),是一种日冕物质从太阳日冕层向行星际空间抛射的强烈空间天气现象。[1]表现为在几分钟至几小时内从太阳向外抛射一团日冕物质(速度一般从每秒几十公里到超过每秒1000公里),使很大范围的日冕受到扰动,从而剧烈地改变了白光日冕的宏观形态和磁场位形。[3]R. Tousey于1973年利用轨道太阳观测台7号卫星(OSO-7)搭载的日冕仪首次观测到日冕物质抛射。[4][2]
虽然早年人们在观测日全食的时候就偶然看到过日冕物质抛射的踪迹,但是日冕物质抛射被真正认识和了解,还是在20世纪后半叶日冕仪和空间观测出现之后。在白光日冕仪的图像上,日冕物质抛射由于投影效应等原因展现出多样的形态,如泡状、环状、晕状和扇形等。当它们朝向地球方向时,往往会产生较大的对地效应。观测数据表明,日冕物质抛射物质外流带来的密度增大一直持续到7个太阳半径处,日冕物质抛射平均质量约为1.6×10^12千克。通过质量和速度估计可得,一个典型的日冕物质抛射具有约10^22~10^27焦耳的动能和势能,与耀斑事件的能量相当。[5]北京时间2025年11月5日和11月6日,太阳再次耀斑两连暴,最大强度分别为M7.4和M8.6级,并伴随较为明显的日冕物质抛射。[6][a]
日冕物质抛射对空间天气和人类生活有巨大的影响,在行星际空间中传播时会对周围环境产生剧烈的扰动。当这些裹挟着等离子体的磁场结构到达地球时,会与地磁层相互作用,产生极光,引发地磁暴、电离层爆等极端空间天气,会导致太空中的卫星故障和数据丢失、损坏航天设备并威胁宇航员的生命安全;也会造成地面电力系统崩溃及短波通信中断,甚至会对输油管道造成损害。[7][8][9]日冕物质抛射引起地磁场变化,地磁场的变化诱导人体生物磁场变化,使神经内分泌系统受到影响,导致心血管疾病等发生、发展。[10]

定义

日冕物质抛射(CME)是从太阳抛出的大尺度磁化等离子体团,携带大量磁通量和等离子体进入行星际空间。进入行星际空问的CME也被称为行星际CME(简称ICME),当它朝向地球运动并传播至地球附近时,会与磁层相互作用产生地磁暴和其他空间天气现象。[8]