“大地磁暴預(yù)警”刷屏它曾讓馬斯克的衛(wèi)星掉了？

昨日，來自中國(guó)氣象局“大地磁暴預(yù)警”的刷屏。預(yù)警稱，本次地磁暴活動(dòng)從3月24日持續(xù)到3月26日，可能發(fā)生中等以上地磁暴甚至大地磁暴。

每逢遇到地磁暴預(yù)警，新聞中總會(huì)提及“全球定位系統(tǒng)GPS可能失靈”。但大家拿出手機(jī)，貌似定位并沒有什么變化，各家地圖的導(dǎo)航也一如既往地把你帶向各種奇奇怪怪的小路。盡管還是會(huì)迷路，但導(dǎo)航衛(wèi)星失靈可不背這個(gè)鍋?！按蟮卮疟╊A(yù)警”刷屏它曾讓馬斯克的衛(wèi)星掉了？

是預(yù)報(bào)夸大其詞了嗎？倒也未必，歷史上最有名的一次地磁暴是1859年的卡林頓事件，那一場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)暴導(dǎo)致歐洲和北美的電報(bào)系統(tǒng)失靈，甚至讓操作電報(bào)機(jī)的工作人員遭到了電擊。

如果這場(chǎng)電磁暴發(fā)生在今天，極度依賴電力的現(xiàn)代社會(huì)可能會(huì)陷入持續(xù)好幾天的癱瘓與混亂——很顯然它并沒有發(fā)生，證據(jù)就是你還在刷著手機(jī)閱讀這篇文章。

為什么地磁暴可能影響導(dǎo)航衛(wèi)星

地磁暴可以用一種簡(jiǎn)單粗暴的方式來威脅衛(wèi)星：加厚大氣層。它的原理和我們燒開水差不多，強(qiáng)烈的地磁暴會(huì)加熱高處的大氣層，它們會(huì)像彈開的棉花一樣向上膨脹。衛(wèi)星不能在大氣中飛行，否則只會(huì)變成一顆流星。

2022年2月3日，SpaceX發(fā)射了49顆星鏈衛(wèi)星，但第二天恰逢地磁暴，其中整整40顆都變成了煙花。

藝術(shù)家筆下描繪的太陽(yáng)風(fēng)粒子影響地球的磁層丨NASA

但面對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星，無論GPS還是北斗衛(wèi)星，地磁暴和大氣層表示心有余而力不足：手太短，夠不到。

以北斗衛(wèi)星為例，它們距離地面的高度至少有2萬千米，差不多相當(dāng)于從漠河到三亞往返兩次。相比之下，國(guó)際空間站以及遙感衛(wèi)星的高度就只有400公里，它們才會(huì)被地磁暴威脅到瑟瑟發(fā)抖，必須在地磁暴發(fā)生前趕緊爬升高度?！按蟮卮疟╊A(yù)警”刷屏它曾讓馬斯克的衛(wèi)星掉了？

全球定位系統(tǒng)正慶幸自己幸免于難，被大氣層笑著拍拍肩膀，一手指向地面：雖然我干擾不了你，但我可以騷擾你的客戶啊！

地磁暴會(huì)干擾地面上的衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)，包括你的手機(jī)。

導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)本質(zhì)上是多個(gè)衛(wèi)星組成的大喇叭，每顆衛(wèi)星隨時(shí)都在輸出兩條非常簡(jiǎn)單的內(nèi)容：衛(wèi)星轉(zhuǎn)到哪里了，現(xiàn)在幾點(diǎn)了。導(dǎo)航衛(wèi)星的原理也不復(fù)雜，電磁波信號(hào)以光速前進(jìn)，只要知道了發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的時(shí)間差，就能知道自己和這顆衛(wèi)星之間的距離。如果頭頂有4顆衛(wèi)星，我們就可以解算出自己的精確位置。

但是導(dǎo)航衛(wèi)星在太空中移動(dòng)的速度非常快，快到了鐘慢效應(yīng)已經(jīng)無法被忽視的地步。我們可以僅憑牛頓三定律就把人類送上月球，但如果沒有相對(duì)論，全球定位系統(tǒng)就永遠(yuǎn)也無法正常運(yùn)作。這也導(dǎo)致了發(fā)出和接收信號(hào)時(shí)間差的計(jì)算必須非常精準(zhǔn)，如果時(shí)間差出了億分之一秒，實(shí)際的距離就會(huì)偏離3米遠(yuǎn)。

大氣層掏出自己的電離層，地磁暴將它一陣蹂躪，一時(shí)間電離層變得皺皺巴巴，薄厚不均，它們對(duì)著導(dǎo)航衛(wèi)星微微一笑：來，繼續(xù)發(fā)信號(hào)啊。

地磁暴對(duì)電離層的擾動(dòng)有兩種級(jí)別。第一種情況下手比較溫柔，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)遭到延遲或減弱，但如果使用多頻接收機(jī)就可以抵消它的影響。第二種屬于狂暴模式，電離層像是被打濕后又沒曬干的棉被，有的地方又薄又輕，有的地方又厚又重，這種完全無規(guī)律的擾動(dòng)會(huì)讓信號(hào)束手無策，甚至完全丟失?！按蟮卮疟╊A(yù)警”刷屏它曾讓馬斯克的衛(wèi)星掉了？

但好在這種級(jí)別的地磁暴尚屬幾百年一遇，如果想要未雨綢繆，也許可以鍛煉一下閱讀紙質(zhì)地圖的能力。