太陽風(fēng)暴

1、遠道而來的太陽風(fēng)暴1989年3月，加拿大魁北克省的電力突然全面中斷，持續(xù)時間長達9個小時。令人驚訝的是，這次事件的“罪魁禍?zhǔn)住本故翘?。事后人們才知道，是一次莽撞的太陽風(fēng)暴跟人類開了個不小的玩笑。如果以能量計算，任何一次太陽風(fēng)暴都像是掙脫地獄的魔鬼。它從熾熱的太陽身上逃逸出來，挾帶著數(shù)量驚人的X射線、等離子電荷和巨大磁場，穿越了幾百萬公里的空間路程，向著人類居住的地球撲來。幸運的是，它們大多數(shù)都消失在漫無目的的旅程中，只有很少一部分能到

2、達地球，而到達地球中的一部分，又被厚厚的大氣層擋在地球之外，能夠穿透大氣層并對人類產(chǎn)生影響的就只是極少數(shù)。但正是這樣的極少數(shù)卻造成了像1989年的魁北克事件這樣的重大事故，給人類以災(zāi)難性的影響。這些射線和帶電離子無情地轟擊地球，就像來自洪荒遠古的猛獸恣意蹂躪弱小的動物。有關(guān)記錄表明，這些不速之客在人類歷史上其實早就留下不少“劣跡”，只不過最近才更多地引起人們注意罷了?？茖W(xué)研究和有力的事實證明，太陽風(fēng)暴的強大輻射不僅威脅到暴露在太空中的宇

3、航員（太陽活動使宇航員遭受的輻射劑量相當(dāng)于作幾百次X射線胸部透視）和衛(wèi)星，甚至能穿透地球的大氣層，擾亂地球磁場，進而影響人類的生活。根據(jù)科學(xué)家的觀測，這種情況往往發(fā)生在太陽活動最活躍的時間段。當(dāng)太陽活動進入活躍期，就會使手機等無線電通訊、飛機和船只的導(dǎo)航以及電力供應(yīng)受到嚴(yán)重的干擾，甚至發(fā)生中斷，人的大腦也將受到各種輻射的損傷。在臭氧層減少的地區(qū)，這種影響的表現(xiàn)尤為明顯。除太陽風(fēng)暴之外，三種太陽現(xiàn)象：冕洞、太陽耀斑（亦稱色球爆發(fā)）和日冕噴

4、射，對太空氣象的影響也至關(guān)重要，對人類的生存也構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。冕洞是日冕表面溫度較低的部分，在X光射線或紫外線下看起來比周圍的地帶要暗一些，就像是一個個的黑洞。隨著太陽自轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的冕洞如同草地上澆水的水龍頭，把太陽內(nèi)部爆發(fā)產(chǎn)生的原子流拋向太空，而其中的一部分會撞擊地球的磁場，使得平時被地磁場緊緊束縛的帶電粒子四散逃逸，從而引起地球地磁擾亂現(xiàn)象。太陽耀斑是色球?qū)又械哪芰勘l(fā)，它挾帶著強大的X射線、紫外線和帶電粒子轟擊著整個太空。在太陽最活

5、躍的時間段里，它的威力將比相對平靜的時期強大1000倍。首先到達地球的是X射線和紫外線，它們轟擊地球上層大氣，產(chǎn)生電離現(xiàn)象，低能電子包圍著太空中的宇宙飛船和人造衛(wèi)星，而靜電放射很可能損害精密電子儀器。射線襲擊20分鐘后，高能質(zhì)子和強力原子接踵而至，它們的能量比平常的太陽風(fēng)要強大幾百萬倍。“當(dāng)它的威力發(fā)揮到極至的瞬間，任何飛行在空中的物體都處于極度危險中——連超人也不例外。”美國國家海洋與大氣局太空環(huán)境中心副局長榮?茨威格說。在這三種太陽

6、現(xiàn)象中，日冕噴射最能引發(fā)狂暴的太空氣象。通過設(shè)置在探測衛(wèi)星上的廣角光譜日冕觀測儀，我們看到的日冕噴射就像是太陽頑皮的嘴里吹出的明亮氣泡，誰能想到它的威力是那樣令人顫抖呢？包含著幾百萬噸的太陽物質(zhì)和一部分太陽磁場，狂野地沖向太空。它逃出太陽的羈絆幾天后便會粗野地闖入地球，“所有的地獄出口都將大開”，一位研究者不無夸張地形容它們到來后的災(zāi)難。巨大的沖擊可能強烈地扭曲地磁場，產(chǎn)生被稱為“殺手”的電子湍流，它們的穿透力不但能鉆入衛(wèi)星內(nèi)部造成永久

7、性破壞，甚至可以切斷電壓調(diào)整器和電路傳送，造成地面電力系統(tǒng)的全面崩潰——1989年的魁北克事件已經(jīng)給了我們活生生的例證。根據(jù)一些科學(xué)家的調(diào)查，太陽活動對人類的影響范圍不單是我們上面提到的無線通信、電力系統(tǒng)等，更涉及到地球的氣候、疾病的傳播等等重大問題。當(dāng)太陽活動極大年到來時，這一切都將更為引人注目。我們已經(jīng)知道，太陽風(fēng)暴是漫游在廣袤太空中的“游俠”，平時很少光顧地球。但是，在太陽活動極大年中，太陽風(fēng)暴襲擊地球的頻率是平常的幾倍，通常一星

8、期就發(fā)生幾次。盡邊緣的針狀物，它們不斷產(chǎn)生與消失，壽命一般只有10分鐘。色球上經(jīng)常出現(xiàn)一些暗的“飄帶”，被稱為暗條。當(dāng)它轉(zhuǎn)到日面邊緣時，有時像一只耳朵，有時好像騰起的火焰，人們俗稱它為日珥。日珥的形態(tài)千變?nèi)f化，可分為寧靜日珥、活動日珥和爆發(fā)日珥。日珥的平均壽命約為五分鐘。日珥在日面上的投影稱為暗條。在色球與日冕之間有時會突然發(fā)生劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，稱為耀斑。耀斑常發(fā)生在黑子群附近。耀斑發(fā)生時，會釋放巨大的能量，其巨大的能量來自磁場。下圖為1

9、973年12月一個巨大的日珥跨越日面588，000千米時的情景?！柸彰釋由?qū)又鉃槿彰釋?，它溫度極高，延伸到幾倍甚至幾十倍太陽半徑外。日冕物質(zhì)非常稀薄，但溫度非常高，可達200萬攝氏度以上。日冕也只有在日全食時才可以觀測到。在太陽活動的極大年，日冕接近于圓形。在太陽活動的寧靜年，日冕則呈橢圓形。日冕中有大片不規(guī)則的暗黑區(qū)域，叫做冕洞。冕洞是高速太陽風(fēng)的重要源泉，是日冕中氣體密度較低的區(qū)域。冕洞分為三種：極區(qū)冕洞，孤立冕洞，延伸冕洞

10、。日冕表面的高溫使氣體獲得克服太陽引力的動能，形成不斷發(fā)射的較穩(wěn)定粒子流，稱為太陽風(fēng)。當(dāng)太陽上有強烈爆發(fā)和日冕物質(zhì)拋射時，太陽風(fēng)攜帶著的強大等離子流可能到達地球極區(qū)。這時，地球兩極會出現(xiàn)極光。極光的形態(tài)千變?nèi)f化。發(fā)生在日冕的耀斑叫X射線耀斑，它直接引起地球電離層騷擾，從而影響地球短波通訊。※太陽風(fēng)暴：太陽打噴嚏太陽風(fēng)暴主要由太陽表面釋放出的氣體和帶電粒子流引起。這些粒子攜帶的能量驚人，通常會以每小時幾百萬公里的速度向地球襲來，其勢如超高

11、速行進的列車。由于太陽風(fēng)暴中的氣團主要內(nèi)容是帶電等離子體，并以每小時150萬到300萬公里的速度闖入太空，因此，它會對地球的空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的沖擊。太陽風(fēng)暴爆發(fā)時，將影響通訊、威脅衛(wèi)星、破壞臭氧層?？茖W(xué)家形象地把太陽風(fēng)暴比喻為太陽打“噴嚏”。太陽的活動對地球至關(guān)重要，因而太陽一打“噴嚏”，地球就會患上輕重不同的“感冒”。那么，太陽的“噴嚏”會使地球患上什么樣的“感冒”呢？短波通信受干擾：由于短波通信需借助位于地表70到500公里高度的電

12、離層連續(xù)反射傳播信號，所以當(dāng)太陽風(fēng)暴產(chǎn)生的X光輻射引起電離層出現(xiàn)地磁紊亂后，通信就會中斷。航空航天受影響：太陽風(fēng)暴會損壞航天器并影響宇航員及高緯或極區(qū)飛機上乘客的健康。上個世紀(jì)70年代的一次太陽風(fēng)暴曾導(dǎo)致大氣活動加劇，增加了當(dāng)時屬于蘇聯(lián)的“禮炮”號空間站的飛行阻力，從而使其脫離了原來的軌道。而日本環(huán)境觀測衛(wèi)星“綠色2號”的太陽能電池板發(fā)電能力基本喪失，也可能與光臨地球的太陽風(fēng)暴有關(guān)。太陽的“噴嚏”雖然可能對航空、航天、通信、電力等產(chǎn)生影

13、響，但對人體的影響卻微乎其微。這是因為太陽風(fēng)暴爆發(fā)時面向地球噴射的帶電粒子只是其中的一小部分，而且在穿越日地間上億公里的路程時，大多消失在漫漫旅程中。即便接近地球了，這些帶電粒子絕大部分也會被地球磁場和外層大氣攔截住，所以太陽風(fēng)暴不會對人類的生命活動造成威脅，人們不必擔(dān)心它影響到正常的生活。太陽風(fēng)暴讓我們很受傷近來，太陽的“脾氣”著實不太好，動不動就“大發(fā)雷霆”，掀起一陣陣太陽風(fēng)暴，弄得地球也跟著“擔(dān)驚受怕”，一會兒通信信號中斷，一會兒