母亲节期间，一场强烈的太阳风暴来袭，科学家发现了一种神秘的电离层现象——偶发E层变得异常活跃，尤其是在风暴平息期间。

这些富含金属的薄云层从极地朝赤道方向起伏波动，为长期以来一直被忽视的地球大气层区域带来了新的认识。

地磁风暴促使电离层中出现电离层

九州大学的科学家们在母亲节期间发生的一场强烈地磁风暴中，发现了地球表面上方高处的惊人效应。研究团队在《地球物理研究通讯》上发表了他们的发现，报告了大气中一个不太为人所知的区域——偶发E层（位于海拔90至120公里处）的异常现象。

电离层的这一区域是被称为偶发E层的神秘电离金属微粒斑块的所在地。这些云团很薄，只有1至5公里厚，但密度极大。它们会突然出现，然后迅速消失。在太阳风暴的恢复阶段，这些云团显著增强。

研究人员发现，该现象主要集中在东南亚、澳大利亚、南太平洋和东太平洋地区。更有趣的是，他们发现这些云似乎会飘向全球各地，最初出现在极地附近，然后逐渐出现在纬度较低的地方。这种模式表明，是由风暴引发的大规模大气波。

此可视化图像展示了地磁风暴袭击地球磁层的过程。MAGE 模型模拟了 2024 年 5 月 10 日至 11 日期间发生的真实事件。

图片来源：美国国家航空航天局（NASA）科学可视化工作室及NASA地球空间风暴DRIVE科学中心

重新审视被忽视的电离层

“在研究母亲节地磁风暴时，许多研究人员关注电离层F层发生的情况。F层位于海平面以上约150至500公里处，是电离发生最多的地方，”领导这项研究的九州大学理学部刘慧新（音译）教授解释说，“在风暴期间，偶发E层很少被研究，因为它似乎不受太阳风暴的影响。但我们想弄清楚，像母亲节地磁风暴这样强大的风暴是否会对E层产生影响。我们发现了一些非常有趣的东西。”

为了调查这一现象，研究团队收集了大量数据。他们使用了37个名为电离层探测仪的地面雷达，以及绕地球轨道运行的COSMIC-2卫星网络的测量数据。这些数据的结合使他们获得了有史以来最详细的全球地图之一，该地图显示了主要太阳风暴期间和之后的偶发E层活动。

来自极地的线索：追踪E层运动

“这些大量数据对于检测偶发Es层的存在以及追踪它们随时间推移的形成位置至关重要，”刘（Liu）继续说道。“在我们的分析中，我们发现偶发Es层是在太阳风暴主要阶段过后形成的，即我们所说的恢复阶段。偶发Es层也首先在高纬度地区，即地球两极附近被检测到。然后，随着时间的推移，它们逐渐被低纬度地区检测到。这种从高纬度向低纬度传播的特性表明，偶发E层的出现很可能是由E区受扰中性风引起的。”

了解E层的活动至关重要，因为它有可能会干扰高频（HF）和甚高频（VHF）波段的无线电通信。研究团队希望，他们的新发现能够更深入地了解Es层的活动以及电离层中这种独特现象的产生原因。

预测潜力：减轻未来通信中断的影响

“我们现在知道，散在的Es层会在太阳风暴的恢复阶段增强，因此，或许我们可以利用我们研究中发现的传播特性更准确地预测散在的Es层，并减轻潜在的通信中断影响，”刘（Liu）总结道，“我们还计划重新检查其他太阳风暴的数据，以更好地了解这些现象。”

参考文献：秋丽慧与刘慧欣，《2024年5月10-12日超级地磁暴期间偶发E层的响应》，载于《地球物理研究通讯》，2025年4月23日。DOI：10.1029/2025GL115154

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