地磁暴來了 如何消減它的影響?一起來看這背后的“黑科技”
這兩天,受地磁暴影響,我國北方多地出現了比較明顯的極光。中國氣象局國家空間天氣監測預警中心之前就發布了這次太陽活動的情況,北京時間10月8日早8點至10月10日早8點,太陽先后發生了五次明顯爆發活動,其中兩次爆發達到了X級大耀斑的級別,受其影響,地球在昨天(11日)出現地磁暴,據了解,地磁暴今天還將出現。那么什么是太陽耀斑,什么是地磁暴,它對我們的生活究竟有什么影響,又怎樣來消減它的影響呢?
復旦大學電子信息專業學位行業導師 馮紹軍:太陽的活動本身非常復雜,從觀測的角度來看,我們有時候會發現上面有好多小黑點。我們叫太陽黑子,有時候它會出現局部區域或者邊緣區域非常亮,我們稱之耀斑。耀斑出現的時候,它會釋放出很大的能量,這樣就會影響整個太陽的輻射,對地磁場可能產生影響,可能還會引起地磁暴。
專家表示,太陽活動就像是太陽這個 “大家伙” 偶爾的 “調皮搗蛋” 行為。當太陽活動劇烈時,比如出現太陽耀斑、日冕物質拋射等,會直接影響電離層的變化,還有可能引發地磁暴。地磁暴就像是地球周圍磁場的一場 “風暴”,它會使地球磁場發生劇烈變化。
地磁暴干擾電離層
影響無線電通信衛星導航
而電離層是地球大氣層中的一層,它會受到地磁暴的影響。地磁暴也會干擾電離層,使電離層中的電子密度發生變化,從而影響無線電通信、衛星導航等。簡單來說,太陽活動可能導致地磁暴,地磁暴又會影響電離層。
復旦大學電子信息專業學位行業導師 馮紹軍:在我們地球上面60到1000公里的高度,有一個大氣層叫作電離層,它里面分布了很多自由電子和離子,這些電子和離子的變化主要是受太陽的影響,它也進一步影響了無線電信號的傳輸,特別是衛星通信、衛星導航以及地面的無線電通信。
電離層活躍會對我們的生活產生什么影響
太陽的活躍通過影響電離層進而影響了衛星導航,那具體它會對我們的生活產生怎樣的影響呢?
復旦大學電子信息專業學位行業導師 馮紹軍:在我們日常生活中,我們并不一定能夠很明顯地感知。但是對于我們很多需要高精度應用的場景,它是非常明顯的。曾經也有過這樣的實際案例,就是由于電離層的影響,無人機它的飛行偏差在10米以上,自動駕駛的時候,因為自動駕駛的精度要求是在20到30厘米這個精度,電離層的活躍就會對我們自動駕駛帶來一個很明顯的影響。
如今,從汽車自動駕駛、手機車道級導航,到無人機農業植保作業、電網巡檢……以衛星導航為基礎的高精度時空服務賦能各行各業。電離層活躍讓衛星信號產生偏移,帶來的后果不容忽視。那么,如何消減這些影響?
電離層預報
消減抑制太陽活躍的不利影響
2023年,全國首個大范圍的電離層預報服務推出,可預測區縣級范圍未來3小時電離層活躍情況。借助預報,工程施工、路政橋梁、礦山、林業、國土、地形勘測等施工人員就可以“看天氣作業”,提升作業效率。
總臺記者 竇筠韻:現在我們通過手機登錄這樣的一個電離層預報App,就能夠實時看到我所在的這個區域目前的電離層活躍程度。那我們可以看到目前我們所在的區域在未來三小時的電離層活躍都處于一個中等的狀態,除了查詢所在的區域以外,還可以查詢全國其他地方的情況。
電離層預報背后的“黑科技”
個電離層預報就像天氣預報一樣,可以實時監測電離層活躍情況,它是如何實現的,預報的背后有什么黑科技支撐,我們去電離層預報的后臺看看。
電離層預報服務技術人員 昌勝騏:這個就是我們電離層預報服務后臺的實時系統,可以看到顏色深淺表征的是電離層活躍程度的強弱。藍色相當于是最平靜,而黃色就已經是非?;钴S了,紅色是超強活躍的狀態。
AI +北斗加持
削減電離層誤差影響
除了監測之外,今年,技術人員引入AI大模型的能力,實現了更加智能化的削減電離層誤差,抑制電離層可能帶來的影響。
電離層預報服務技術人員 周繼林:通過北斗衛星信號穿過電離層的位置去拿到它對應的電離層的誤差,我們把這個誤差傳給用戶終端以后,終端就能把電離層誤差給抵消掉,從而獲得一個比較好的定位性能。
這些精確數據的來源,就是北斗地基增強系統,作為國家重大的信息基礎設施,它用于提供北斗衛星導航系統增強定位精度和完好性的服務。
北斗地基增強系統建設與運營負責人 陳金培:這里就是國家北斗地基增強系統的一座增強站。像這樣的增強站,我們在全球部署了超過5000座,通過這5000座基站連成一張增強和觀測的網絡,它可以實時地來觀測北斗衛星的信號,通過衛星信號的觀測來推算和繁衍電離層各種各樣的變化。