太阳风，即从太阳外层大气日冕喷发出的带电粒子流，对生命形式和以电力技术为基础的现代人类社会构成威胁。地球磁场通过偏转太阳风来保护地球免受其侵袭。诸如从日冕喷射出大量带电等离子体等剧烈的太阳事件会扰乱太阳风。因此，研究太阳风扰动（即空间天气）至关重要。日冕物质抛射（CME），也称为“太阳风暴”或“空间风暴”，与太阳射电爆发密切相关。利用射电天文台研究太阳射电爆发可以帮助我们了解日冕物质抛射和太阳风状况。最近发表的一项统计研究对上一个太阳活动周期 24（每个周期指的是太阳磁场每 11 年的变化）观测到的 446 次 IV 型射电爆发进行了分析，发现大多数持续时间较长的 IV 型太阳射电爆发都伴随着日冕物质抛射 (CME) 和太阳风状况的扰动。
正如地球上的天气会受到风的扰动影响一样，“太空天气”也会受到“太阳风”扰动的影响。但相似之处仅限于此。地球上的风是由空气组成，空气中包含氮气、氧气等大气气体；而太阳风则是由超高温等离子体组成，等离子体包含带电粒子，例如电子、质子、α粒子（氦离子）和重离子，这些粒子不断地从太阳大气层向各个方向（包括地球方向）辐射出来。
太阳是地球生命能量的终极来源，因此在许多文化中被尊为生命的赋予者。但凡事都有两面性。太阳风，即源自太阳大气层的持续带电粒子流（即等离子体），对地球上的生命构成威胁。幸亏地球磁场将大部分电离太阳风偏转远离地球，地球大气层又吸收了大部分剩余辐射，从而保护地球免受电离辐射的侵害。但威胁远不止于此——除了对生物构成威胁外，太阳风还对以电力和技术为驱动的现代社会构成威胁。电子和计算机系统、电网、石油和天然气管道、电信、无线电通信（包括移动电话网络）、GPS、太空任务和计划、卫星通信、互联网等等——所有这些都可能因太阳风扰动而中断甚至瘫痪¹。宇航员和航天器尤其面临风险。过去曾发生过多次类似事件，例如1989年1月加拿大魁北克大停电，由一次大规模太阳耀斑引发，严重破坏了电网。一些卫星也遭受了损坏。因此，密切监测地球附近太阳风的状况至关重要——其速度和密度、磁场强度和方向以及高能粒子水平（即空间天气）等特征将如何影响生命形式和现代人类社会。
就像“天气预报”一样，“空间天气”也能预测吗？是什么决定了太阳风及其在地球附近的状况？能否提前预知空间天气的任何重大变化，以便采取预防措施，最大限度地减少对地球的破坏性影响？此外，太阳风究竟是如何形成的？
太阳是一团带电的热气体，因此它没有确定的表面。 光球层被视为太阳的表面，因为这是我们可以用光观察到的。 光球层下方向内朝向核心的层对我们来说是不透明的。 太阳大气由太阳光球表面上方的层组成。 它是围绕太阳的透明气晕。 在日全食期间从地球上可以更好地看到，太阳大气有四层：色球层、太阳过渡区、日冕和日光层。
太阳风形成于日冕，日冕是太阳大气层的第二层（从外往外数）。日冕是一层极热的等离子体。太阳表面的温度约为 6000K，而日冕的平均温度约为 100 万至 200 万 K。日冕加热的机制以及太阳风加速到极高速度并膨胀到行星际空间的过程，被称为“日冕加热悖论”，目前尚未被充分理解。不过，在最近的一篇论文中，研究人员试图通过轴子（假想的暗物质基本粒子）起源的光子来解决这个问题。
偶尔，大量高温等离子体会从日冕喷射到太阳大气层的最外层（日球层）。这种被称为日冕物质抛射（CME）的等离子体喷射会造成太阳风温度、速度、密度和行星际磁场的剧烈扰动。这些扰动会在地球磁场中引发强烈的磁暴<sup> 4</sup>。日冕等离子体的喷发会加速电子，而带电粒子的加速会产生无线电波。因此，日冕物质抛射（CME）也与太阳的无线电信号爆发有关<sup> 5</sup>。所以，空间天气研究将包括对日冕等离子体喷射的时间和强度，以及与之相关的太阳射电爆发（持续时间超过10分钟的IV型射电爆发）进行研究。
过去曾研究过与日冕物质抛射 (CME) 相关的早期太阳活动周期（太阳磁场每 11 年的周期性周期）中无线电爆发的发生。
赫尔辛基大学的Anshu Kumari等人近期对第24太阳活动周期观测到的射电暴进行了一项长期统计研究，进一步揭示了持续时间长、频率范围宽的射电暴（称为IV型射电暴）与日冕物质抛射（CME）之间的关联。研究团队发现，约81%的IV型射电暴之后都伴随着日冕物质抛射。约19%的IV型射电暴没有伴随日冕物质抛射。此外，仅有2.2%的日冕物质抛射伴随着IV型射电暴<sup> 6</sup>。
逐步了解 IV 型长时脉冲和日冕物质抛射的发生时间，将有助于相应地设计和安排正在进行和未来的太空计划，从而减轻这些事件对太空任务以及最终对地球上的生命形式和文明的影响。
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DOI：https://doi.org/10.29198/scieu/2102111
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