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update: 2024/5/14
更新日期: 2024/5/14
origin: 2010/08/26
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耀斑爆發引發太陽風暴:人類有能力避免災難
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過去的半個多月，太陽公公接連打了兩個噴嚏：耀斑爆發引發的太陽風暴拋出了大量帶電粒子，並分別在8月3日和7日兩次擊中地球。
這足以讓人類繃緊神經——這還不是最壞的消息——已經有人預言，太陽即將患上一場“重感冒”。一則來自美國宇航局(NASA)的警告說，一場超級太陽風暴將在2013年襲擊地球，並對人類健康、公共設施和國家安全系統帶來毀滅性的影響。
“世界末日要來了！”有人驚呼道。
相比公眾的恐慌，位於北京中關村的國家空間天氣監測預警中心，一切顯得異常平靜。研究員薛炳森和同事們每天都在預報室裏，通過衛星和望遠鏡觀測著太陽的每一點變化。
“雖然人類還沒有完全掌握太陽活動的規律，根據現有認知的推斷，2013年發生大的太陽事件的概率與其他太陽活動差別不大。”薛炳森說。
無論如何，越來越多的人開始把關注的目光投向太陽。畢竟，作為地球上萬物的“生命之母”，即使它只是打個噴嚏，地球也會感受到一陣寒風。
太陽的身體狀況本來就不太健康
從某種意義上說，太陽的“身體狀況”本來就沒有我們想像中那麼健康。“在近6000攝氏度的太陽表面，太陽風暴是經常發生的。”薛炳森說。只是大多數時候，那些打出來的噴嚏並沒有對準地球而已。
同樣是進行自轉的球體，也同樣有一根磁力線，太陽和地球的表面有著顯著的差異。不同於地球表面堅固的地殼，太陽由流動的氣體凝聚而成，而且低緯度地區轉速較快，高緯度地區轉速較慢。在轉速差異的拉扯下，磁力線就像一根橡皮筋，被越來越嚴重地拉伸、扭曲，一些部分甚至被拉得幾近斷裂。
當拉伸達到極限時，不堪重負的磁力線終於崩斷成許多零散的部分。在磁極的作用下，它們又會重新就近連接，有的和主線連在了一起，有的則形成獨立的磁力線圈，並卷著太陽表面的帶電粒子，以及大量的能量，被拋了出來。
在拉伸的過程中，那些“幾近斷裂”的部分在觀測中看起來是一片黑影，因此被命名為太陽黑子；而太陽憋了許久才暴發出來的噴嚏，觀測結果的表現是太陽表面出現了一塊短暫的亮片，在教科書上，它的名字是耀斑。
耀斑的產生只是一個瞬間的事情，但這些被噴出來的物質要到達地球，卻分成了3個梯隊——畢竟，要穿越太陽與地球1.5億公里的距離，並不是一件太容易的事情。
大約在耀斑發生8分鐘後，包含著可見光、X射線和紫外線的電磁波作為第一梯隊到達。它們在觀測的鏡頭中留下了閃耀的形象，也給太空中的宇航員帶來輻射的危險。但對於地球上的人們，它們已經大多被地球表面的大氣遮擋掉了。
幾個小時以後，以每秒數萬千米的速度前進的高能粒子第二批到達地球。這些從太陽表面拋出的粒子是衛星的天敵。它們打在衛星定位用的感光器件上，有可能讓衛星無法分辨自己的方位，甚至破壞衛星的既有程式。
在此之後，再等上十幾小時，來自太陽的第三批部隊才會姍姍來遲——儘管，它們超過1000千米/秒的速度已經是“超音速”了。這支隊伍由重新組合的磁力線和被它們卷走的低能粒子共同組成，也是太陽的“噴嚏”中對人類影響最大的部分。
當它們到達地球時，磁力線與地球的磁場發生重聯可能造成地磁場的波動，地磁場波動所造成的感生電壓可能影響人類社會的供電系統。甚至，當低能粒子進入大氣層時造成高層大氣結構和電離層的劇烈改變，可能會造成GPS的定位偏差，甚至改變衛星的軌道。
這也就能夠解釋，為什麼一場很難確定是否發生的太陽風暴，會讓NASA發出如此危言聳聽的警告。
即使發生太陽風暴，我們也有能力避免災難
作為研究太陽活動的專家，薛炳森對過去200年中的大規模太陽風暴如數家珍。“早期的太陽風暴對人類的影響有很大的局限性。”薛炳森說，“如今就完全不一樣了。”
令人炫目的極光是1859年太陽風暴留給人們最深刻的印象。連地處熱帶的牙買加、古巴和薩爾瓦多的人們，都破天荒地看到了極光。
在紐約，數千人聚集在路邊或屋頂上觀看“被絢麗的幃帳裝扮過的天空”，洛杉磯的野營者驚訝地發現，深夜的天空居然變得一片明亮；地球另一端的中國，這場發生在清朝咸豐年間的異象被記錄在了河北省巨鹿市的《獲鹿縣誌》裏。
這些“看上去很美”的風景也帶來了些小麻煩。與太陽風暴伴隨而來的磁暴現象干擾了全球的電報網路系統。美國《費城晚報》的記者報道說，大量的電報辦公室從電報機器中接收到了令人驚訝的無法讀懂的資訊。
1989年再次襲來的太陽風暴就不再是“小麻煩”了。加拿大一處電力系統受到磁暴的干擾引發設備故障，造成魁北克全省停電9個小時。太空中同樣損失慘重：人們發現，多顆衛星的功能出現了異常。
而在2003年那場太陽風暴中，兩顆繞地衛星和一艘火星軌道飛行器宣告報廢，至少5顆衛星的軌道發生變化，壽命嚴重縮短。
這讓人們很自然地對下一次大規模太陽風暴充滿憂慮，畢竟科技發展讓我們的生活更加依賴於那些公共設施。
根據NASA發佈的報告，一旦大規模太陽風暴到來，城市會首先遭遇停電，毀滅性的影響將接踵而至：飲用水和下水道系統會在幾小時內崩潰，通信系統、交通系統和燃料供應系統也將面臨瓦解的危險。
“我們知道它即將到來，但我們不確定後果會有多麼糟糕。”NASA發言人理查德·費雪博士說。
薛炳森並不認同這樣的表述。“從人們發現太陽耀斑的暴發到影響供電系統的低能粒子到達地球，中間有幾十個小時的時間，我們完全可以做好各方面的準備工作。”薛炳森說，“這種災難是完全有辦法避免的。”
事實上，為了嚴密監控太陽風暴，中國的科學家正在積極準備一項名為“夸父逐日”的計劃。在這個被外界評價為“中國最具雄心的太空計劃”中，3顆地球衛星通過特定的角度，不間斷地對太陽表面和地球磁場狀態進行監測，從而在太陽風暴發生的第一時間發出警報，讓人類有更充足的時間做好應對工作。
太陽活動所影響的空間氣象將像日常的天氣一樣影響我們的生活
拋開對太陽風暴破壞力的懷疑，薛炳森和他的同事們並不認為，超級太陽風暴值得擔憂。
“並不是所有太陽風暴都能夠影響地球。”薛炳森說，“暴發方向也是影響其效果的重要因素。”8月12日，太陽上暴發的一次耀斑雖然拋射了大量物質，但由於方向在地球西側的太空，幾乎沒有造成什麼影響。
他同時表示，對於直接擊中地球的太陽風暴，在大氣層和地球磁場的保護下，絕大部分的高能粒子和射線都會被遮罩掉，很難對人體產生顯著影響。
太陽的活動水準是科學家們關注的重點。8月13日，坐在辦公室裏，薛炳森指著電腦螢幕上的統計數據向記者解釋：“2013年的確是太陽活動的高峰年，但它的活躍程度很難超過1999年，要達到1859年的水準，概率更是微乎其微。”
事實上，對於這些常年觀測太陽的科學家而言，在過去的幾年裏，太陽並沒有表現出活躍的“發燒”跡象，相反，卻平靜得讓人摸不著頭腦。
最大的問題是標誌著太陽活躍度的太陽黑子。薛炳森還記得，1999年太陽活動已經很活躍了，從照片上看到的太陽，上面總是密密麻麻佈滿了斑點。最多的時候，朝向地球的這一面上，包含的黑子數達到了170個。但在過去的幾年裏，它們的數量一直少得離奇，甚至在2008年，研究人員連續40多天連一個黑子都沒有找到。
也正因為這一次太陽沉寂的時間太過漫長，按照原定週期即將在2012年到來的活躍期，也被科學家們推遲到了2013年。
“過去從沒有發生過這種情況。”薛炳森搖了搖頭，很快補充說，“但這並不算什麼異常，只能說，最近一段時間，太陽表面的磁場確實比較弱。”
有人猜測，這也許是太陽的休眠期，正在積蓄更大的能量。從1996年就投入太陽活動預報的薛炳森對此並不認同：“黑子本身就是能量積累的表現，連黑子都沒有，怎麼可能積蓄能量呢？”
無論如何，在這個夏天，太陽依舊日復一日地從我們的頭頂升起、落下。關掉“2013年超級太陽風暴”的網路轉帖後，許多人也開始關注，太陽會不會什麼時候真的對著我們，打一個“大噴嚏”。
薛炳森和同事們依舊關注著來自太陽的每一種數據。在國家空間天氣監測預警中心的預報室裏，它們被投射在一面大螢幕上。通過這些數據，研究人員能夠預測未來3天的太陽活動，包括發生耀斑、地磁暴的概率。
他們期待著，這些數據能夠被更多的普通人了解、關注，就像人們每天都關注的天氣預報一樣。
發佈完那條聳人聽聞的“超級太陽風暴”的預言後，費雪也補上了另一句話：“我們正處在一個新紀元的開端。太陽活動所影響的空間氣象將像日常的天氣一樣影響我們的生活。”