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太阳耀斑（Solar flare）是太阳活动的重要表现，是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程，引起局部区域瞬时加热，向外发射各种电磁辐射，并伴随粒子辐射突然增强，所辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱。

由于太阳光球的背景辐射太强，大多数耀斑不能在白光中观测到，辐射增强主要是在某些谱线上，其中以氢的Hα线（波长6563埃，颜色为橙红色）和电离钙的H、K线（波长分别为3968埃和3934埃）最为突出。当用这些单色光监视太阳色球层时，有时会在活动区附近的谱斑中看到局部小区域的突然增亮。增亮区由原有的谱斑亮度在几分钟内迅速增亮几倍甚至几十倍，然后在几十分钟至1～2小时内缓慢恢复至原有的谱斑亮度。1892年7月，美国天文学家海耳首次观测到了太阳耀斑的单色像。20世纪50年代以前，太阳耀斑主要是依靠Hα单色光和可见区的光谱观测，这在地面上比较容易实现。因此，太阳耀斑的早先定义是指Hα单色光看到的太阳色球谱斑中的突然增亮现象，也称为色球爆发。

多种手段的综合观测表明，耀斑发生时，从波长短于1埃的γ射线和X射线，直到波长达几公里的射电波段，几乎全波段的电磁辐射都有增强的现象，并发射能量从103电子伏特直到109电子伏特的各种粒子流。其中，电磁辐射增强主要发生在短波辐射（X射线和紫外光）和射电波段。因此，耀斑更准确的定义应包括所有上述一系列的突变现象，而Hα辐射的增强只是耀斑发生的一种次级标志。

耀斑发现

1859年9月1日的上午，英国天文爱好者卡林顿照例在自己的天文观测室里对太阳黑子进行常规的观测。令他不可思议的事情发生了，日面北侧一个大的复杂黑子群附近突然出现了两道极其明亮的白光，其亮度迅速增加，远远超过光球背景，明亮的白光仅维持了几分钟就很快消失了。同在这一天，英国天文学家霍奇森也看到了这次太阳上的突发现象。这是耀斑的第一次记录，同时也是白光耀斑的第一次记录。

耀斑成因

太阳耀斑是太阳大气局部区域突然变亮的活动现象，是太阳电磁辐射的大规模爆发。它是太阳大气中最为激烈的爆发活动，持续时间从几分钟到几小时不等。

太阳大气中充满着磁场，磁场结构越复杂，越容易储存更多的磁能。当储存在磁场中的磁能过多时，会通过太阳爆发活动释放能量，太阳耀斑即是太阳爆发活动的一种形式。

长期的观测发现，大多数耀斑都发生在黑子群的上空，且黑子群的结构和磁场极性越复杂，发生大耀斑的几率越高。平均而言，一个正常发展的黑子群几乎几小时就会产生一个耀斑，不过真正对地球有强烈影响的耀斑则很少。

耀斑分类

根据观测手段的不同，主要分为光学耀斑、X射线耀斑等。通常，可见光范围内的单色光观测的耀斑习惯地称为光学耀斑，X射线波段观测的耀斑称为X射线耀斑，与质子事件相对应的耀斑则称为质子耀斑。

1. 光学耀斑

   英文名称：Optical solar flare

   太阳爆发时光学波段亮度突然增强的现象，称为光学耀斑；波长在3900~7000埃之间。耀斑在氢的Hα线和电离钙的H、K线上最为突出，非常有利于光学耀斑的观测。

2. X射线耀斑

   英文名称：X-ray flare

   太阳爆发时X射线通量突然增强的现象，称为X射线耀斑；波长在0.01~100埃之间。耀斑在极紫外波段有明显表现，可以用来监测。

3. 质子耀斑

   英文名称：Solar proton flare

   在耀斑发射的粒子事件中，当地球同步轨道探测到的质子能量大于10兆电子伏的通量超过10pfu时，表明这种事件中有很强的质子流，即发生质子事件，与之相对应的源耀斑称为质子耀斑。在日地空间行星际磁场的引导下，日面东半球发射的质子一般到不了地球附近，因此质子耀斑主要发生在日面西半球。质子耀斑大多为M级及以上级别的耀斑，发生后1小时~2小时内能够在地球轨道附近观测到其引发的质子事件。

4. 白光耀斑

   白光耀斑是太阳耀斑中极为罕见的一种，由于能在白光范围内观测到而得名。太阳耀斑一般通过白光是不能观测到的，只有通过Hα线和电离钙的H、K线才能观测到。但有时在Hα线所看到的亮区中的一些更小的区域，通过白光也能看到突然增亮现象，持续时间大约几分钟，这就是白光耀斑。1859年卡林顿首次观测的太阳耀斑就是白光耀斑。

耀斑能量

耀斑的持续时间在几分钟到几十分钟内，在这短暂的时间里却能释放出1020～1025焦耳的巨大能量，这大约相当于上百亿颗巨型氢弹同时爆炸释放的能量，或者相当于十万至百万次强大火山爆发释放的能量总和，可见其威力之大。不过对于太阳这个巨大的能源来讲，它也不过只占太阳辐射总能量的万分之一左右。

耀斑强度分级

耀斑面积的大小是耀斑辐射规模的重要指数，国际上采用耀斑亮度达到极大时的面积作为耀斑级别的主要依据，同时定性的描述耀斑的极大亮度。根据耀斑的Hα单色光面积大小，光学耀斑分为五级，分别以S、1、2、3、4表示。在级别后加F、N、B分别表示该光学耀斑在Hα线中极大亮度是弱的、普通的、还是强的。所以最大最亮的耀斑是4B，最小最暗的是SF。

地球电离层对太阳软X射线辐射强度变化反应敏感，所以国际上也广泛采用1~8埃的软X射线辐射强度对X射线耀斑进行定级。按照美国GOES卫星观测的软X射线峰值流量的量级将耀斑分成五级，分别为A、B、C、M和X，所释放能量依次增大。各等级后面的数值表示X射线峰值流量的具体数值。如，M2级表示耀斑软X射线峰值流量为2×10-2瓦/平方米。

一般来讲，C级以下的耀斑均为小耀斑；M级耀斑为中等耀斑；X级耀斑则为大耀斑。

2003年10月底至11月初期间的万圣节太阳风暴中（因正值西方万圣节期间而得名），太阳上爆发了一系列大耀斑事件。其中，11月4日爆发的X28级耀斑是GOES卫星观测以来的最大耀斑。

耀斑发生规律

耀斑的发生频次随太阳活动周的变化表现出了11年左右的周期性，爆发位置随时间呈现蝴蝶图样的分布。在太阳活动极大年，平均每天都有M级以上级别的耀斑发生；而在太阳活动极小年，几乎全年都不发生一个M级以上级别的耀斑。

在一个太阳活动周中，X10级及以上级别耀斑大概出现10次左右，X级耀斑约为200次左右，而M级耀斑约为2000次左右。

历史记录

1859年9月，在卡林顿第一次观测到太阳耀斑爆发后的17.5小时之后，地磁台站记录到强烈地磁扰动。第二天，世界许多地方（包括我国河北等地）观察到了美丽的极光。

1942年2月27、28日，英国一雷达站接收到很强的噪音干扰，在这时间正好发生了大耀斑，一天后出现了大磁暴。

1956年9月23日，一些亚洲天文台观测到一个大耀斑，除伴有上述地球空间环境扰动外，还使地面宇宙线强度大大增强，而且耀斑产生后一小时，在地球背日面半球的极区附近发生了电离层异常吸收现象。更多的耀斑爆发事件的观测，让人们逐步认识到耀斑能够产生显著的地球环境扰动，影响到人类的生活。

2017年9月3日，由一个代号为AR2673的太阳黑子群引发的，在5天时间内已经爆发了10多次太阳大耀斑，其中9月4日爆发的太阳大耀斑还伴随有日冕物质抛射，并直接导致了中等太阳质子事件。

2022年3月29日消息，17连次耀斑爆发。11次C级小耀斑，6次M级中等耀斑，并伴随产生了日冕物质抛射，这不同寻常的活动就发生在过去一天里。风云三号E星在太空中清晰的记录了此次爆发。爆发活动全部集中在黑子12975上。

2022年4月20日中午12点03分，中国科学院国家空间科学中心，空间环境预报中心。和026号预报员一样，029号和037号预报员也在目不转睛地盯着太阳X射线流量和极紫外成像数据。凭着多年的专业训练，他们从红红绿绿的曲线和日面西边缘的亮斑判断，这次耀斑的级别非常大。大耀斑从11点46分出现，直到中午12点03分，屏幕上的曲线才终于缓和，亮斑也黯淡下去。4月20日爆发的X级耀斑强度级别就达到X2.2级。大耀斑持续17分钟，属于一个比较正常的时间。在8分钟后，急剧增强的电磁辐射到达中国地区，引起了中国区域电离层的突然骚扰，干扰了无线信号的传播，导致短波无线电信号衰减。

美国东部时间2022年10月2日16点25分（北京时间2022年10月3日4点25分），据美国航天局消息，该机构的太阳动力学天文台在观测中发现了一次巨大的太阳辐射爆发，并拍下了当时的耀斑图片，该次太阳耀斑强度为X1级。

据空间天气微信公众号2023年12月15日消息：北京时间15日01时03分，太阳活动区13514爆发了一次强度为X2.8级的大耀斑。此次耀斑活动为自2017年9月10日X8.2级耀斑以来的最强爆发，造成强无线电信号吸收事件，短波无线电通讯以及导航低频信号传输受阻约一小时。

北京时间2024年1月1日05时55分，太阳爆发了一个强耀斑（X5.0级）。该事件发生时我国处于黎明，对我国上空电离层产生的影响较小。而且本次爆发位置不正对地球，不会造成大的地球空间环境效应。

北京时间2月23日6时34分，太阳爆发了第25太阳活动周迄今强度最大的耀斑：X6.3级大耀斑，这一耀斑强度也打破了自2017年以来的耀斑爆发纪录。 [14-15]

影响领域

1. 空间飞行影响

   增强的紫外和X射线辐射使电离层中的电子浓度急剧增大，引发电离层突然骚扰，可导致短波无线电信号衰落，甚至中断。增强的紫外辐射被地球大气层直接吸收后，加热大气，大气的温度和密度升高，从而使人造卫星等空间飞行器的轨道发生改变；紫外辐射的增强还使得原子氧的密度突然增加，从而加快了原子氧对航天器表面的剥蚀作用。

2. 对通信的影响

   短波通信主要是靠F层的反射进行的。但是，在发生电离层突然骚扰时，由于D层附近的电子密度突然增大，穿过D层射向E层、F层并反射回地面的无线电波受到强烈的吸收，引起电波的衰减。D层电子密度越大，吸收越强。如果D层的电子密度非常大，以致短波通信的最高可用频率也遭到严重吸收，这时通信将发生中断。

3. 广播信号影响

   在实际生活中，在我们收听广播时，信号会突然变得杂乱，无法收听，有时我们调调频率，信号会清楚些，但有时却仍然无法听清楚，这种状况一般过不了多久就会自己恢复。这可能就是遥远的太阳爆发耀斑对广播信号的影响。

4. 对导航的影响

   甚低频导航或通信信号主要是在地面与电离层底部之间的一个波导之间传播，电波在地球和电离层之间来回反射传播，可以实现远距离的传播。当电离层发生突然骚扰时，由于D层的反射高度下降，电离层底部发生变化，导致低频或甚低频信号在给定的发射机和接收机之间的传播相位时延发生变化，严重时能产生几十公里的导航误差。

5. 对卫星的影响

   太阳耀斑和太阳爆发会影响无线电通信、电网、导航信号，并对航天器和宇航员构成威胁。爆发式耀斑通常会伴随日冕物质抛射，日冕物质抛射带来的地磁暴会影响包括航空、航天、导航、通讯、管网等多个领域。2022年2月，SpaceX部署的一批49颗“星链”卫星由于受地磁暴影响损失惨重，多达40颗卫星报废。

耀斑预报

耀斑预报是按照C级及以下、M级、X级三个等级，对1~3天内耀斑的发生概率及强度进行的短期预报。太阳耀斑的物理预报模型还没有建立起来，大都依赖于以黑子为中心的活动区的监测和历史相关资料的统计。

观测仪器

硬X射线成像仪，用于对太阳耀斑非热辐射探测；莱曼阿尔法太阳望远镜，可以自动监测太阳耀斑暴发。

警报级别

对于耀斑的警报级别划定，通常以地球同步轨道卫星观测到的太阳X射线流量来表征，这里射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的0.1纳米~0.8纳米太阳X射线的辐射能量，单位是瓦/米2。不同量级的太阳X射线流量表示不同级别的X射线耀斑，射线流量大于10-3瓦/米2为强耀斑，发红色警报；射线流量大于10-4瓦/米2为中等耀斑，发橙色警报；射线流量大于10-5瓦/米2为弱耀斑，发黄色警报。太阳X射线耀斑引起地球向阳面电离层电子密度增加，影响短波无线电通信和低频导航系统。耀斑的级别越高，对短波通信和低频导航系统的影响愈严重。