太阳质子事件

太阳质子事件是发生在太阳辐射的质子被加速成为非常高的能量，其成因为接近太阳闪焰或是在星际空间受到和激波关联的日冕物质抛射。这些高能的质子造成一些影响：它们可以穿透地球磁场和导致电离层的电离；类似极光效果的事件，不同的是那是电子而非质子造成的；高能的太阳质子也会对太空人和太空船造成重大的辐射伤害。

TRACE卫星拍摄的一幅太阳闪焰。(NASA的图片))

太阳质子所具有的能量通常不足以穿透地球的磁场，在异常强烈的太阳闪焰事件，质子可以获得足够的能量，渗透进地球的磁层和更深的电离层。能够深入渗透的地区包括北极、南极、和南大西洋磁场异常区。

质子是带电的粒子，因此能够受到磁场的影响。当高能质子离开太阳时，它们受到强大的太阳磁场牵引(或引导)。当太阳质子进入由地球磁层主导的区域后，地球磁场强度超越太阳的磁场，它们受到地球磁场的引导进入大多数地球磁力线进出的极区。

被引导至极地的高能质子与大气中的成分碰撞，并且在电离的过程中释放能量，大多数的能量都在抵达电离层的最低处(范围在50-80公里)消耗殆尽。这一区域对电离层的无线电通讯非常重要，因为这是大多数的无线电讯号能量被吸收的区域。高能质子的进入增强了电离的程度，提高了在电离层低处的吸收程度并且可以完全阻断经过极地地区的无线电通讯，这类事件被称为极冠吸收事件(Polar Cap Absorption events或PCAs)。这些事件大约开始和结束于太阳质子的能量高于10MeV(百万电子伏特)，而在地球同步卫星的高度大约是10Ppfu(粒子通量单位)。

更严重的质子事件会与可以导致一般输电系统中断的磁暴结合在一起，但是质子事件本身不仅与输电系统的异常中断无关，连磁暴也不是它们引发的，输电系统只是对地球磁场的波动敏感。

极端强大的太阳质子闪焰能够产生能量超过100MeV的质子，经由二次辐射的效应会增加地面的中子计数程度，这种罕见的事件被称为地面级事件(Ground Level Events或GLE's)。

没有具体的科学证据显示高能质子事件引发的地面级事件，特别是在大多数人口所在的纬度，有害于人体的健康。地球的磁场在阻止高能粒子辐射抵达地面级的效果特别好，飞越极区的商业飞机在太阳质子事件时测量到高空辐射的增强，但是设置在地面的预警系统会提醒飞行员限制他们在较低的高度巡航。不经过极区的飞机航线受到太阳质子事件冲击的影响远低于极区的航线。

当太空人在地球磁场的保护罩之外时，例如，太空人在转换轨道或在月球上时，会经历重大的太阳质子辐射暴露。然而，太空人在低地球轨道和依然在太空船厚重的遮罩遮蔽时，他们受到的影响会降至最低。在低地球轨道的质子辐射强度会随着轨道倾角的增加而增强，因此，越靠近极区的太空船，暴露在高能太阳质子辐射下的风险就越大。

太空人曾经报告在高能太阳质子事件时，高能质子会与视神经作用而看到闪光或条纹，相似的闪光和条纹也出现在高能太阳质子造成太空船上的灵敏的光学检测器(像是星光侦测器和照相机)失灵的时候。在极端的事件中影响是特别的显著，使它们不能获得高品质的太阳或恒星的影像，这会导致太空船迷失它们的方向，而这是地面控制器能维持控制的关键。

高能质子风暴也可以使太空船的电荷达到惊人的程度，而危害到电子元件，也可能导致电子元件的运作不正常。例如，改变了固态记忆体，这可能导致资料或软件被污染(破坏)，和造成太空船正在执行的命令得到意料之外的结果(幻象)。高能质子风暴也可能毁坏或降低将太阳能转换成电力的太阳能电池板效率。长年暴露在来自太阳的高能质子活动下，太空船会失去大量的电力而需要关闭许多重要的仪器。

相关条目

• 太空天气
• 太阳高能粒子
• 太阳物理学

参考资料

• Solar Proton Events Affecting the Earth Environment 1976 - 2005（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• NASA - Carrington Super Flare NASA May 6, 2008

进阶读物

• Solar Proton Events Affecting the Earth Environment 1976 - 2005（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Space Weather Alerts Descriptions
• NASA - Carrington Super Flare NASA May 6, 2008