就像一个喜怒无常的青少年一样，太阳最近也开始闹脾气了。随着它接近预计在明年五月出现的11年太阳活动周期的顶峰，它爆发的次数越来越多。这些太阳风暴在技术上被称为太阳耀斑，是太阳大气中巨大的辐射爆发，会导致爆发区域的显著亮度增加。太阳耀斑有时会伴随着日冕物质抛射（CME），日冕物质抛射会将带电和磁化的粒子喷射到太空中。 根据它们释放的方向，这些粒子有时会到达地球，偶尔会损坏卫星并扰乱地面电网。1989年，一场太阳风暴导致魁北克省停电九个小时。根据太阳风暴如何影响电网的专家约翰·卡彭曼的说法，2003年的一场太阳风暴通过损坏15个大型变压器瘫痪了南非的电力供应。
7月12日，当一个巨大的日冕物质抛射朝地球袭来时，预报员警告可能会停电，促使飞行管制员将极地航线的飞机改道至较低纬度，远离高能粒子的淋浴。那次风暴产生了壮观的极光景象，但没有造成停电。7月19日和23日又发生了其他日冕物质抛射，但同样没有导致电力故障。
为什么有些日冕物质抛射会造成破坏，而其他大小甚至更大的日冕物质抛射却没有？专家们在新模型的帮助下，指出了几个因素。
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美国国家海洋和大气管理局（NOAA）空间环境中心的罗德尼·维尔克说：“空间天气预报员首次拥有了模型和工具来预测日冕物质抛射如何从太阳释放出来，加速进入太阳风，并最终与地球磁层碰撞，从而产生影响众多技术和系统的地磁风暴。”维尔克的团队负责预测太阳爆发引起的地磁风暴。
影响日冕物质抛射是否具有破坏性的第一个因素是带电粒子发射的方向。密歇根大学空间环境建模中心主任塔马斯·贡博西说：“太阳风暴像子弹一样传播。有时，子弹会错过地球。当它们起源于远离（太阳）面向地球的中心子午线时，它们会错过地球。”
另一个因素是流向地球的带电粒子的磁场方向。贡博西指出，日冕物质抛射的磁场如何与地球磁层（覆盖和保护地球的磁壳）相互作用，决定了任何地面影响的严重程度，他已经建立了这种相互作用的模型。
贡博西说，一般来说，如果来自日冕物质抛射的带电粒子正面撞击地球的磁层，并且喷射具有强烈的向南磁场，那么破坏性影响会更大。
据他说，某些风暴最麻烦的原因是一种叫做磁重联的过程，在这个过程中，日冕物质抛射的磁场与地球的磁场直接相互作用。在相互作用过程中，通常连接地球南北极的磁场线可能会重新配置，并在短时间内插入日冕物质抛射的磁场线，然后断开并重新组合成南北配置。
贡博西解释说：“当日冕物质抛射的磁场具有很大的向南分量时，发生重联的可能性很高。另一方面，如果有一个很大的向北分量，那么发生重联的可能性就很低。”
重联扰乱地面电网的方式很复杂，但本质上，这个过程模拟了发电机中发生的情况，在发电机中，波动的磁场（通常是移动的磁铁）会在线圈中产生电流，美国宇航局太阳物理实验室主任亚当·萨博说。“就像在普通发电机中一样，当移动的磁场穿过长导体时，会产生电流。电力线就是这样的长导体。产生的过量电流会使变压器和变电站过载，从而引起连锁停电。”
电网专家卡彭曼警告说，在合适的条件下，日冕物质抛射可能会产生行星规模的后果，需要不止几天才能恢复，部分原因是损坏的变压器很难快速更换。
他说：“制造这些200吨重的设备很困难。在最好的情况下，它们需要一年到一年半的时间才能制造出来。几年前，积压的订单将近三年。”
更好的空间天气预报
对重联物理学的新理解有助于解释为什么今天对地球日冕物质抛射的预测比过去更好，当时“预报员在制定预报时不得不依赖估计和‘经验法则’”，维尔克说。
直到几年前，普遍的科学观点是，有两种太阳事件会影响我们——太阳耀斑引起的短时事件和日冕物质抛射引起的长时间事件。科学家错误地使用了不同的机制来解释这两种事件是如何发生的。萨博说：“看来只有一种加速机制”，他指出，产生的磁重联的规模是唯一的区别。
尽管今天的地磁风暴预报比过去更加准确，但它最多只能提前几个小时发出准确的警告。研究人员说，为了缩短这些提前时间，并提前更多地了解来袭日冕物质抛射的破坏潜力，他们需要更多关于太阳如何产生风暴以及它们如何随着时间变化的数据。有了这些见解，他们也许能够更精确地模拟日冕物质抛射到达地球时的行为。
这种建模将得到观测的帮助，这些观测以某种方式捕捉日冕物质抛射离开太阳时其内部磁场的方向，并捕捉“对磁场如何在日冕物质抛射从太阳到地球的多日传输过程中变化和演变的更好理解”，维尔克说。
但是，对太阳及其附近的日冕物质抛射的观测（太阳表面温度约为5500摄氏度）极其难以实现。由于强烈的热量会使电子设备失效，因此很难将数据收集航天器部署在靠近太阳的地方。尽管美国宇航局的信使号航天器目前正在水星（太阳系最内侧的行星）轨道上运行，但贡博西说，“即使在水星轨道上，即60个太阳半径，也可能不够。我们需要去三到五个太阳半径。”
空间天气预报员也面临其他障碍。即使卫星提供了关于日冕物质抛射何时从太阳开始的非常可靠的信息，但没有人知道如何预测地磁风暴的南北分量，贡博西说，也没有工具能够测量该分量。维尔克说，建模人员还需要更详细地了解日冕物质抛射撞击地球时地球磁层中的确切条件。
不要期望在太阳明年接近太阳活动极大期时会有更好的预测。萨博指出：“我们距离开发出足够详细的理解，并将其转化为任何形式的业务预测，至少还需要十年的时间。”