- 太陽極端風暴可能比預測更強大，影響地磁風暴的嚴重程度。
- 2003年萬聖節風暴干擾FAA導航系統，顯示潛在風險。
- L1測量無法捕捉太陽風能量損失，導致風險被低估。
- 若無能量轉移上限，太空天氣預測可能過於温和。
最新的研究顯示，太陽的極端風暴可能比科學家目前所預測的更為強大。由美國國家航空暨太空總署（NASA）戈達德太空飛行中心的物理學家主導的研究，於 7 月 19 日發表於《自然》期刊，發現了在太空天氣測量中存在的持續性缺陷，這導致科學家們假設地磁風暴的嚴重程度存在上限。然而，這個上限可能並不存在。1859 年的卡林頓事件曾使歐洲和北美的電報網絡癱瘓，並將極光現象延伸至佛羅裏達，至今仍然是最壞情況的基準。
最近的事件也顯示了其潛在風險。在 2003 年的萬聖節風暴期間，太陽輻射干擾了美國聯邦航空管理局（FAA）的導航系統達 26 小時，FAA 首次對商業航班發布了過量輻射劑量的警告。
太陽風測量的挑戰
這些事件雖然罕見，但研究人員認為，正是這種罕見性造成了問題。太空船監測太陽天氣時，通常位於距地球約一百萬英里處的重力平衡點，即拉格朗日點 1（L1）。在這個位置，像 NASA 的 IMAP 探測器就能在穩定的軌道上懸停，地球和太陽的引力相互抵消。探測器測量太陽風在接近地球時的能量。然而，問題在於這些測量的地點。從 L1 到地球的太陽粒子會穿過一個稱為磁鞘的擾動層，其中太陽風與地球的磁場相互作用並損失能量。
L1 的測量無法捕捉這一損失，記錄的是太陽風的原始狀態，而非到達時的狀態。研究的主導作者、NASA 戈達德的物理學家尼辛·西瓦達斯表示：「我們通常假設真相接近於測量值，但概率理論告訴我們這一測量存在偏向。這就是為何太空天氣風險顯得被低估。」
這種一致的單向偏差影響了模型，使其顯示出太陽風能量轉移到地球極地電離層的自然上限。然而，這個上限可能僅僅是數據缺陷的產物，而非真正的物理邊界。為了驗證這一點，研究小組轉向了位於地球更近處的太空船，包括 NASA 的 THEMIS 全空間成像儀、磁層多尺度（MMS）任務和雙星衞星。這些設備使研究小組能夠比較超過一百萬次的太陽風測量數據，並與在磁鞘和磁層中直接獲得的讀數進行比較。
結果顯示明確，「目前沒有統計證據顯示從太陽風到極地電離層之間能量轉移的上限。」
極端風暴的潛在影響
這一發現的意義重大。如果不存在上限，那麼當前在太空天氣規劃中使用的最壞情況預測可能系統性地過於温和。研究的共同作者、蘭卡斯特大學的瑪麗亞·瓦拉赫表示：「我們星球的磁場在抵禦許多太空天氣效應方面表現出色，但在極端情況下，衞星可能意外墜回地球，或我們失去通信和 GPS 信號。」一次真正極端的風暴——可能千年才發生一次——可能比當前模型預測的更具破壞性。瓦拉赫表示：「如果我們星球對太陽風的反應沒有上限，那麼針對極端情況的建模需要考慮這一點，並且我們應該加強對太空天氣效應的警惕。」
太空天氣預測需要調整
這項研究揭示了太陽風測量中的潛在缺陷，可能導致對極端太空天氣事件的風險評估過於保守。隨著太陽活動的變化，這些極端事件的頻率和影響可能比以往想像的更為嚴重。科學家們需要重新考慮當前的預測模型，以更好地應對未來可能出現的極端太陽風暴，並加強對相關影響的警惕，特別是在衛星和通信系統的安全性方面。