太阳耀斑的物理特性可以帮助科学家预测即将发生的爆发

自2017年9月以来，像这样的大型太阳耀斑 （最亮的紫色斑点）很难预测。一种新方法利用对耀斑物理的理解来确定可能发生爆发的区域。

太空天气预报是一种猜测游戏。对太阳爆发的预测通常基于在太阳滚动表面观察到的活动量，而不考虑爆炸背后的特定过程。

但研究人员在7月31日的《科学》杂志上报告说，但是一项新技术可以根据其背后的物理学原理帮助预测被称为太阳耀斑的剧烈爆发。当应用于旧数据时，该方法会预见到一些强大的耀斑，尽管它也漏掉了一些。

太阳耀斑中释放的辐射以及带电粒子或等离子的相关喷发可能是有害的。这种太空天气可能会破坏无线电通信，甩掉卫星，摧毁电网并危及宇航员（SN：9/11/17）。更准确的预测可以使操作员关闭敏感系统，或者进行其他准备工作以减轻负面影响。

当前的预测方法依赖于跟踪与耀斑有关的现象，例如大而复杂的黑子-太阳表面上具有强大磁场的暗区。但这会导致一些错误的警报。

相比之下，新的预测方法植根于复杂的过程中，即错综复杂的太阳磁场如何重新排列以及何时重新排列，这种过程称为磁重新连接，释放出标记太阳耀斑的能量。

在太阳表面，磁场会变得粗糙。磁场线是虚构的轮廓，它们指示磁场在各个位置的方向，像混合好的意大利面条一样，彼此循环并交叉。当这些线路断开并重新连接时，会释放出能量爆发，从而产生耀斑。如何以及在什么条件下发生这种情况的细节尚未阐明。

在这项新的研究中，日本名古屋大学的物理学家桑野坎也及其同事提出，当两条电弧磁场线连接在一起时，形成一个m形的环，因为一个较小的环在太阳表面附近形成，因此产生了最大的耀斑。这种“双电弧不稳定性”导致更多的磁性重新连接，并且M形环膨胀，释放出能量。

研究人员利用来自NASA太阳动力天文台航天器的11年数据，确定了太阳上具有高磁活动的区域。对于每个区域，研究小组确定了引发耀斑的双电弧不稳定的条件是否成熟，然后旨在预测太阳产生的最强大的耀斑，即X级耀斑。该技术正确地预测了九个耀斑中的七个，超过了研究人员选择的阈值，称为X2，这是X级的第二强度细分。

成功的预测表明，研究人员可能已经确定了一些最大爆发的物理过程。

Kusano说：“预测是我们对自然的理解程度的很好基准。”

失败的预言同样具有启发性：“即使失败，它也能告诉我们一些事情。”奥地利格拉茨大学的太阳物理学家阿斯特里德·韦罗尼格（Astrid Veronig）说，他对结果进行了评论，该评论也在《科学》杂志上发表。该技术错过的两个耀斑没有与太阳表面相关的等离子体喷射。Veronig说：“这种不稳定可能不是解释其他耀斑的好方法。” 相反，它们可能是由于磁重新连接高于而不是靠近太阳表面的结果。

位于科罗拉多州博尔德市的NorthWest Research Associates的太阳物理学家KD Leka说，研究人员基于其预测的机制“非常有趣，而且很有见地。”但她指出，该方法无法预测耀斑将在多久后发生-爆发是否会在适当条件首次出现后的一个小时或一天之后发生-它并没有识别出稍弱的X1耀斑，也没有发现下一类降级的称为M级耀斑，这可能仍会造成破坏。

莱卡说：“我赖以生存的口头禅是，只要您认为自己已经了解了太阳，就会想出如何打破太阳的任何规则。”