众所周知，太阳风暴根据其强度的不同，会影响电网、导航系统或卫星通信的运行。问题在于，如果今天的风暴强度达到1859年所谓的卡林顿事件的水平，究竟会发生什么尚不清楚。这种现象极为罕见，平均每千年出现一次。然而，新的研究表明，影响可能比科学家们曾认为的更为严重。太阳风暴发生在太阳电浆（即由太阳发出的一种带电粒子流）与地球的磁层相互作用时。在卡林顿事件期间，电报通信在整个世界的一半地区崩溃，北极光在北美的可见度甚至延伸至古巴。在今天，强烈的太阳风暴可能产生更广泛的影响，甚至能改变高层大气。“我们星球的磁场很好地保护我们免受许多太空天气效应的影响，所以它们通常只是表现为故障或美丽的极光，“来自兰卡斯特大学的研究员玛丽亚·瓦拉赫（Maria Walach）指出，她参与了这项研究。“然而，在极端情况下，卫星意外降回地球，或者我们失去通信和GPS信号。” 为了估计太阳风的强度，研究人员主要利用位于L1拉格朗日点的卫星所获得的测量数据，L1点距离地球大约150万公里。问题是，这些观察结果与太阳风最终与地球磁场相互作用的环境并不完全对应。两者之间经过的时间是一个可变的量，而太阳电浆在这段旅程中也会发生变化。作者认为，这种不确定性远不是实验噪声，而是对数据分析引入了系统性的偏差。太阳统计学 研究的核心内容在于一个众所周知的统计现象，称为向均值回归。简单来说，当一个测量值异常高时，它试图表示的真实值在平均水平上通常较不极端。因为随机的不确定性偶尔会夸大一个观察结果。在太阳风的情况下，在L1点的一个异常强烈的测量可能在抵达实际与磁层相互作用的区域时对应着一个稍微不那么强烈的太阳风。如果科学家直接将这一极端测量与地球的观察反应联系起来，那么相对于这样一个大的刺激，其效果就会显得微不足道。反复千次，这种效应创造了一个错误的印象，即随着太阳风强度的增加，磁层的反应停止。发生的情况是，多年来科学家们相信地球对最极端太阳风暴反应的强度存在一个自然限制。根据这种想法，当太阳风达到非常高的值时，地球的磁场不再按比例反应，其反应进入了一种“饱和”状态。然而，这项新的研究表明，也许这个限制从来就不存在。看似物理现象的东西实际上可能是由于测量分析方式造成的错觉。为了检验这一假设，研究人员开发了一种统计模型，纳入了主要的不确定性来源：太阳风到达地球所需时间的变化以及其在旅途中经历的随机变化。该模型以惊人的准确性再现了在超过25年的数据中观察到的相同“饱和”曲线，无需引入任何物理机制来限制地球的反应。然后，他们应用了一种称为回归校准的技术，该技术在数学上纠正了测量不确定性引起的偏差。在纠正之后，所谓的饱和几乎完全消失。太阳风强度与地磁反应之间的关系再次基本呈线性，至少在有足够观测记录存在的范围内——实际上记录超过一百万次。没有限制 这些结果的结果是什么，如《自然》期刊所发表的？如果地球的反应在灾难性事件中继续按比例增长，那么像卡林顿事件这样极端的太阳风暴可能会比以前认为的更加危险。作者估算，对于非常高的太阳风值，地磁影响可能是传统模型所计算的约两倍。“如果我们星球对太阳风的反应没有上限，则极端情况下的建模需要考虑这一点，我们应该警惕太空天气的影响。”瓦拉赫在新闻稿中说。“幸运的是，这些极端情况非常罕见，但这也意味着我们可用的数据有限，只有时间会告诉我们在极端情况下会发生什么。