科學家開發出預測地磁暴新技術

　　地球磁場從極點延伸至極點，并且受到太陽風的強烈影響。這種“風”是從太陽表面被持續射出的帶電粒子流。太陽耀斑則會向“風中”釋放更多粒子。有時，伴隨耀斑而生的還有將等離子體送入太空的日冕物質拋射。

　　由此獲得的帶電粒子流從太陽到地球穿行數百萬公里。當它們到達地球時，粒子會破壞地球磁場。結果或許是美麗的，但也極具破壞性：極光和地磁暴。這些風暴很嚴重，并且會干擾包括GPS信號和衛星通信在內的諸多重要技術。它們還會對電網造成損害。太陽活動看上去是隨機的，從而使人類很難預測這些風暴。

　　在美國物理聯合會（AIP）出版集團下屬《混沌》雜志上，一個由德國波茨坦氣候影響研究所Reik Donner領導的歐洲團隊報告了一種分析磁場數據的新方法，或許能提供針對地磁暴的更好短期預測。這種新方法依靠的技術原本為處于偏離平衡狀態的系統所開發。地球磁場符合這種模式，是因為磁場被太陽風驅動得偏離了平衡狀態。偏離平衡的系統通常經歷急劇變化，比如從靜止狀態突然轉變成風暴。

　　研究人員利用了每小時的擾動暴實時指數值（Dst指數）。該指數提供了地球磁場水平分量和正常值相比的平均偏差。當大規模爆發的帶電粒子從太陽到達地球并且削弱了地球磁場時，這種偏差便會發生。Dst值形成被稱為時間序列的單一數字串。隨后，時間序列數據可被重新改造成二維或者三維圖像。

　　研究人員利用重建數據創建了被稱為遞歸圖的圖表。遞歸圖是一系列通常在圖表上不均勻分布的圓點。論文作者利用數據分析了2001年發生的兩起地磁暴。其源自太陽風暴發生前兩天的大規模太陽耀斑。

　　研究人員利用一種被稱為遞歸定量分析的方法證實，這些遞歸圖中的長對角線表明了更多可被預測的地磁行為。該方法尤其適用于區分不同類型的地磁場擾動。最新技術使研究人員以此前未達到的準確度描述了這些差異的特征。