一项新的研究表明，太阳风暴对地球影响的局部变化比以前估计的要大。研究人员表示，即使距离小到100公里，其影响也会有很大差异。研究结果发表在《科学报告》上。
由于主要观测区域的磁力计阵列稀疏，到目前为止，磁环境的局部变化在很大程度上仍未被探索。今天，太阳风暴或地磁风暴平均由相隔约400公里的磁力计记录。
太阳风暴效应是由快速的太阳风流引起的，它会导致大电流流过地球极光区域的电离层，但这些电流在风暴期间的行为仍未完全了解。太阳风暴也以极光的形式出现。
来自Sodankyl?地球物理观测站(SGO)和芬兰奥卢大学电离层物理小组的研究人员利用历史数据研究了空间风暴期间极光区域的局部磁场扰动。
这项新研究观察了1977年12月一次强烈太阳风暴的数据，这些数据来自当时北欧国家的斯堪的纳维亚磁力计阵列(SMA)网络的所有32个站点，该网络比现在的网络密度更大，而且很大程度上没有被探索过。
研究这些数据很费力，因为在1977年，地球磁场的变化被视为磁力计在薄膜条上记录的波动。这里有近40公里的原始胶片，这些胶片是近50年前留下的。
为了这项新的研究，它是在几十米的距离内一帧一帧地手工拍摄的，并且这些图像被数字化了。利用数字化数值和现代地磁资料，发现了太阳风暴强度的明显区域差异。
“通常今天，我们将整个地球的极光区域视为一个单一的实体。然而，我们使用了30多种仪器来绘制从北冰洋到波黑的单一太阳风暴的影响图，”奥卢大学的博士研究员奥托K?rh?说，他也拍摄了许多旧电影。他将在12月的2023年美国地球物理联合会(AGU)旧金山秋季会议上展示这一新发现。
大型地磁风暴的罕见性限制了它们的研究，而且历史上对局部影响的研究在很大程度上是未知的。有记录以来最大的太阳风暴发生在1859年的卡灵顿。当时的描述显示，即使闭上眼睛，太阳也变得明亮耀眼。卡灵顿太阳风暴引起了电报线路的火花和火灾。今天，这种规模的磁暴的后果将对电网和包括卫星在内的电信链路造成毁灭性的破坏。
根据新的研究，卡灵顿级太阳风暴的局部变化可能高达150nt(纳特斯拉)/10公里。这种差异相当于Muonio上的微风和140公里外Sodankyl?上的磁性旋风。
SGO主任Eija Tanskanen教授说:“当这样的太阳风暴来袭时，过于稀疏的磁力计网络可能会导致对局部磁扰动的低估和对它们的准备工作的低估。”
世界各地的科学家一致认为，在不久的将来，一场历史上最大的太阳风暴可能会袭击地球。
“专家对其影响估计的差异源于这样一个事实，即地球的地磁环境仍然知之甚少，太阳风暴对极光电流的影响非常多变。目前的磁体间网络在极地地区的磁力计太少了，最常见的是每隔200-400公里安装一次磁力计，而每隔100公里安装一次磁力计会更好，”Tanskanen说。磁力计由各研究机构和天文台主办。
这项新研究的历史数据揭示了目前仪器网络无法观测到的极光带的磁场结构。
“一个更密集的磁力计网络将有助于了解太阳风暴期间磁场的复杂结构。我们可以提供太阳风暴运动的局部预警，更好地保护易受磁场干扰的基础设施。例如，空中交通也可以得到区域性强磁云和风暴的警告，”Tanskanen建议。
