太阳表面突然闪现的光亮称为太阳耀斑。如果这种效应出现在太阳以外的恒星上，这种现象称为恒星耀斑。恒星或太阳耀斑释放出大量能量，通常在1×1025焦耳的数量级上，在波长和粒子的广谱范围内。这一能量相当于10亿吨TNT的爆炸或1000万次火山爆发。除了光之外，太阳耀斑还可以将原子、电子和离子喷射到太空中，这就是所谓的日冕物质喷射。当太阳释放粒子时，它们能够在一两天内到达地球。幸运的是，这些物质可以向任何方向向外喷射，因此地球并不总是受到影响。不幸的是，科学家无法预测耀斑，只能在耀斑发生时发出警告。

最强烈的太阳耀斑是第一次被观测到。这一事件发生在1859年9月1日，被称为1859年的太阳风暴或“卡灵顿事件”。这是由天文学家理查德·卡林顿和理查德·霍奇森独立报道的。这一耀斑肉眼可见，点燃了电报系统，产生了极光，一直延伸到夏威夷和古巴。虽然当时的科学家没有能力测量太阳耀斑的强度，但现代科学家能够根据辐射产生的硝酸盐和同位素铍-10重建这一事件。基本上，耀斑的证据保存在格陵兰岛的冰层中。

太阳耀斑的工作原理

像行星一样，恒星由多层组成。在太阳耀斑的情况下，太阳大气的所有层都会受到影响。换句话说，能量是从光球层、色球层和日冕层释放出来的。耀斑往往发生在太阳黑子附近，而太阳黑子是强磁场区域。这些磁场将太阳的大气层与内部联系起来。耀斑被认为是由一种称为磁重联的过程引起的，当磁力环断裂、重新连接并释放能量时。当磁能被日冕突然释放（突然意味着超过几分钟），光和粒子被加速进入太空。释放物质的来源似乎是来自不相连的螺旋磁场的物质，然而，科学家们还没有完全弄清楚耀斑是如何工作的，以及为什么有时释放的粒子比日冕环中的数量还要多。受影响区域的等离子体温度达到几千万开尔文左右，几乎和太阳核心一样热。电子、质子和离子被强大的能量加速到接近光速。电磁辐射覆盖了从伽马射线到无线电波的整个光谱。光谱可见部分释放的能量使一些太阳耀斑肉眼可见，但大部分能量都在可见范围之外，因此可以使用科学仪器观测耀斑。太阳耀斑是否伴随着日冕物质抛射并不容易预测。太阳耀斑也可能释放耀斑喷雾，这涉及到比日珥更快的物质喷射。从耀斑喷发出来的粒子速度可能达到每秒20到200公里（kps）。从这个角度来看，光速是299.7 kps！

太阳耀斑多久发生一次？

较小的太阳耀斑比较大的耀斑更容易发生。任何耀斑发生的频率取决于太阳的活动。在11年太阳活动周期之后，在该周期的活跃期内，每天可能有几次耀斑，而在平静期，每周耀斑不到一次。在活动高峰期，每天可能有20次耀斑，每周超过100次。

太阳耀斑的分类

早期的太阳耀斑分类方法是基于太阳光谱Hα线的强度。现代分类系统根据环绕地球运行的GOES航天器观测到的100至800皮米X射线峰值通量对耀斑进行分类。

每个类别在线性尺度上进一步排名，因此X2耀斑的强度是X1耀斑的两倍。

太阳耀斑的一般风险

太阳耀斑在地球上产生所谓的太阳天气。太阳风影响地球磁层，产生北极光和南极光，并对卫星、航天器和宇航员造成辐射风险。大部分风险来自近地轨道上的物体，但太阳耀斑的日冕物质喷射会破坏地球上的电力系统，并使卫星完全失效。如果卫星真的坠落，手机和GPS系统将无法使用。耀斑释放的紫外线和x射线扰乱了远程无线电，可能增加晒伤和癌症的风险。

太阳耀斑会摧毁地球吗？

一句话：是的。虽然这颗行星本身能够在遭遇“超级巨星”时幸存下来，但大气层可能受到辐射的轰击，所有生命都可能被毁灭。科学家们观察到，其他恒星释放出的超新星的能量是典型太阳耀斑的10000倍。虽然这些耀斑大多发生在磁场比太阳强的恒星中，但约有10%的时间该恒星与太阳相当或弱于太阳。通过对树木年轮的研究，研究人员认为地球经历了两次小型的超新星——一次发生在公元前773年，另一次发生在公元前993年。我们可能预计大约每千年会发生一次。绝灭级超大型行星的可能性是未知的。

即使是正常的耀斑也会造成毁灭性的后果。美国宇航局透露，2012年7月23日，地球险些错过了一次灾难性的太阳耀斑。如果耀斑仅仅发生在一周前，当它直接指向我们时，社会就会被击退到黑暗时代。强烈的辐射会在全球范围内破坏电网、通讯和GPS。

未来发生此类事件的可能性有多大？物理学家皮特·赖尔计算出，破坏性太阳耀斑的几率为每10年12%。

如何预测太阳耀斑

目前，科学家无法准确预测太阳耀斑。然而，太阳黑子的高活动性与耀斑产生的机会增加有关。观测太阳黑子，特别是被称为三角洲黑子的黑子，用来计算耀斑发生的概率和强度。如果预测到强耀斑（M或X级），美国国家海洋和大气管理局（NOAA）将发布预测/警报。通常，警告允许1-2天的准备时间。如果发生太阳耀斑和日冕物质抛射，耀斑对地球影响的严重程度取决于释放的粒子类型以及耀斑直接面对地球的方式。

来源

• “大太阳黑子1520释放X1.4级耀斑和地球定向CME”。国家航空和航天局2012年7月12日。
• “1859年9月1日在太阳下看到的奇异现象的描述”，《皇家天文学会月报》，第20版，第13页+，1859年。
• 卡洛夫，克里斯托弗。“超大型恒星磁活动增强的观测证据”，《自然通讯》第7卷，Mads Faurschou Knudsen，Peter De Cat等人，文章编号：110582016年3月24日。