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太阳风暴

太阳风暴

太阳风暴影响地球

太阳风暴指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流,严重影响地球的空间环境,破坏臭氧层,干扰无线通信,对人体健康也有一定的危害。科学家预计2013年将会出现超级太阳风暴。

太阳风暴 - 概述

“太阳风暴”(Solarstorm)是指从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。这些带电粒子到达地球后会迅速扰乱地球磁场,可以造成通讯系统、GPS卫星失灵,被扰乱的磁场会在远距离输电线中产生电流,这些电流可能造成电网瘫痪。

太阳风暴所含的高能X射线伽马射线以及带电粒子构成的巨大脉冲有可能摧毁所有围绕地球运转的人造天体,包括全球定位系统(GPS)以及人造通信卫星、载人航天器与国际空间站。另外,地球上的远距离输电线构成了巨大的天线,它们在太阳风暴中会形成电流冲击变电站,可能让全地球陷入一片黑暗——不但电力无法供给,臭氧层被破坏,电子通讯还可能全部停摆。它导致的经济损失可能达到1万亿到2万亿美元。

太阳风暴 - 形成

太阳风暴

太阳风暴是太阳因能量增加向空间释放出的大量带电粒子流形成的高速粒子流。所以太阳风暴中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时150万到300万千米的速度闯入太空。太阳风暴随太阳黑子活动周期每11年发生一次。它是一种太阳自身的周期性变化。每个周期内都会有峰年,这时太阳表面会产生大耀斑和巨大的黑子群,而黑子群释放的气体和带电粒子与地球磁场发生撞击后会产生地磁冲击波,而后引发地球磁暴,这就是太阳风暴的形成过程。

太阳风暴是太阳磁场变化到一定程度导致能量爆发的产物。太阳上不同区域的磁场互相影响,到达一个“极限点”之后如果遇上电流,就会在瞬间生成新的磁场,太阳大气中大量带电粒子向外喷发。

太阳风暴 - 发现

太阳会在太阳黑子活动的高峰时产生太阳风暴,它是由美国“水手2号”探测器于 1962 年发现的,它是太阳因能量的增加而使得自身活动加强,从而向广袤的空间释放出大量带电粒子所形成的高速粒子流,科学家把这一现象比喻为太阳打“喷嚏”。由于太阳风中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时150万到300万公里的速度闯入太空,因此它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。太阳风暴爆发时,将影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层,对人体的健康也会造成一定影响。
 
1850年,一位名叫卡林顿的英国天文学家在观察太阳黑子时,发现在太阳表面上出现了一道小小的闪光,它持续了约5分钟。卡林顿认为自己碰巧看到一颗大陨石落在太阳上。

1859年9月1日正午之前,一位名叫理查德·卡灵顿(Richard Carrington)的英国天文学家目睹了自有记录以来最强的太阳耀斑。约十八小时以后,强烈的磁暴开始冲击地球。磁暴导致欧洲和北美地区的电报线路出现诱导电流,继而冒出火花。

20世纪20年代,由于有了更精致的研究太阳的仪器。人们发现这种“太阳光”是普通的事情,它的出现往往与太阳黑子有关。例如,1899年,美国天文学家霍尔发明了一种“太阳摄谱仪”,能够用来观察太阳发出的某一种波长的光。这样,人们就能够靠太阳大气中发光的氢、钙元素等的光,拍摄到太阳的照片。结果查明,太阳的闪光和什么陨石毫不相干,那不过是炽热的氢的短暂爆炸而已。

小型的闪光是十分普通的事情,在太阳黑子密集的部位, 一天能观察到一百次之多,特别是当黑子在“生长”的过程中更是如此。像卡林顿所看到的那种巨大的闪光是很罕见的,一年只发生很少几次。

在本世纪之前,这类情况对人类并没有发生什么影响。但是,到了20世纪,人们发现,磁暴会影响无线电接收,各种电子设备也会受到影响。由于人类越来越依赖于这些设备,磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说,在磁暴期内,无线电和电视传播会中断,雷达也不能工作。

据悉,70年代的一次太阳风暴导致大气活动加剧,增加了当时属于苏联的“礼炮”号空间站的飞行阻力,从而使其脱离了原来的轨道。1989年,太阳风暴曾使加拿大魁北克省和美国新泽西州的供电系统受到破坏,造成的损失超过10亿美元。由太阳黑子活动引起的太阳风暴对商业卫星也是重大的考验。

太阳风暴 - 活动周期

太阳风暴随太阳黑子活动周期每11年发生一次,当每11年周期终结时,太阳黑子数目将会下降,太阳风暴会衰减,所有都会风平浪静。这个“太阳活动极小期” 并不长久,在一年以内,黑子和风暴将逐渐变强,一个新的太阳活动高潮即将降临。

到目前为止,人类对太阳黑子数量较为完整的记录积累了23个周期。上一次出现较强的太阳风暴是在2000年前后,因此理论上的下一次就应该是2012年。这与玛雅人语言的“世界末日”不谋而合,引起了许多人的恐慌。但实际上,最近一次“活动极小期”和以往有所区别,因为太阳似乎在启动新一轮的活动周期上出现了麻烦,从而使下一个太阳活动极大年往后延迟了一年——不是2012年,而是2013年。

太阳风暴 - 危害

美国航天局“太阳动态观测台”发回第一组太阳风暴肆虐画面

太阳风暴期间,太阳发出的X射线和远紫外线(指波长为0.1~140纳米的电磁波)、射电波(指波长为1毫米~10厘米的电磁波)以及高能粒子流(如质子、α粒子、电子等)等离子体云等都会大大加强,从而会引发相关的地球物理现象发生。

太阳风暴期间所射出的X射线会比平时增加1000倍,X射线的增加会大大增加地球大气中电离层的电子密度,从而使短波无线电通讯受到严重干扰,甚至会导致无线电通讯中断。例如,1989年太阳活动22周峰年期间,一次大的太阳耀斑曾使地球上的短波无线电通讯中断达1小时以上。太阳风暴时产生的高能粒子流会使空间飞行中的一些探测仪器和计算机系统受到严重损害,并会直接威胁到太空飞行人员的生命安全。全球定位卫星GPS9783在太阳活动22周峰年期间共发生了13个位翻转错误。太阳风暴时的高能质子会在地球的近地空间造成通量较大的太阳宇宙线事件,被称为质子事件。同时这些高能质子还会使地球两极上空的大气发生扰动,导致短波通讯中断等。太阳风暴时紫外辐射的强烈变化会直接改变地球高层大气的温度和密度,从而会使人造卫星等空间飞行器的轨道发生改变,直接威胁其运行安全。

太阳风暴 - 影响

1、当太阳风掠过地球时,会使电磁场发生变化,引起地磁暴、电离层暴,并影响通讯,特别是短波通讯。

2、对地面的电力网、管道发送强大元电荷,影响输电、输油、输气管线系统的安全。

3、对运行的卫星产生影响。

4、一次太阳风的辐射量对一个人来说很容易达到多次的X线检查量。它还会引起人体免疫力的下降,很容易引起病变,也会使人情绪易波动,甚至车祸增多。

5会使气温增高。

太阳风暴 - 灾难事件

太阳风暴

1989年3月13-14日,太阳风暴造成加拿大魁北克地区电网停电;全球无线电通讯受到干扰;日本一颗通讯卫星异常;美国一颗卫星轨道下降;

1991年4月29日,强磁暴发生后使美国缅因州核电厂发生灾难性破坏;

1994年1月20-21日,两个加拿大通讯卫星发生故障;

1997年1月6-11日的日冕物质抛射使AT&T公司通讯卫星报废;

1998年5月19日美国银河四号通讯卫星失效,同时德国一颗科学卫星报废;

2000年7月14日欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星受到严重损害,日本的ASCA卫星失控,AKEBONO卫星的计算机遭到破坏。

2003年10月28日,欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星受到不同程度损害,日本“回声”卫星失控。

2010年8月4日晚(格林尼治时间),受太阳风暴影响,英国出现壮观的极光现象。位于同一磁纬度的丹麦和美国北部密歇根州也出现了壮观的极光现象。8月1日,太阳表面出现太阳风暴,数吨等离子体抛入行星际空间。当这些等离子体抵达地球大气,便产生绚丽的极光。

太阳风暴 - 爆发记录

2010年8月

太阳风暴

2010年8月3日,NASA公布了太阳动力学观测卫星(SDO)1日通过极紫外线相机拍摄到的太阳北半球耀斑爆发。各国天文工作者目睹了一场剧烈的太阳耀斑爆发,耀斑下的太阳黑子足有地球大小,这次爆发随后引发了太阳表面更大范围内的太阳风暴,向上亿公里外的地球喷发出大量带电粒子,形成一股强烈的太阳风。科学家预测,携带大量带电粒子的太阳风暴预计于4日抵达地球,在两极产生强烈的极光现象。

美国宇航局的科学家预测,太阳风暴产生的带电粒子流将在8月3日“击中”地球,冲击地球磁场,同时在地球两极产生强烈的极光,那将是非常壮观绚丽的景象。然而,专家警告,如果太阳风暴过分剧烈,将会破坏地球卫星,导致全球大范围的电力和通信系统中断。   

2011年2月

3月30日拍摄的极紫外线多波长太阳全景图

据英国每日邮报报道,2011年2月,天文学家称,地球即将迎接一场猛烈的“太空风暴”,它将导致地球卫星通讯中断、地面航班停飞和大范围地区断电,带来数千亿美元的经济损失。   

天文学家警告指出,在面对较大的太空风暴,人类则变得非常渺小和脆弱,这在任何历史时期都已得到证实。人类现在应当做好迎接一场全球性灾难。太阳风暴朝向地球释放大量放射线和带电粒子,将损坏人造卫星、影响航班和手机网络系统,专家称,如果该太空风暴非常强大,甚至能够严重影响股市和全球经济,切断电力供给数周或者数月时间。    

2011年3月

中国气象局国家空间天气监测预警中心监测显示,3月7日12时至8日12时,太阳表面连续发生了9次中等级别的耀斑,并伴随有太阳风暴事件。专家表示,此次耀斑的高密度爆发对地球的影响轻微。 

监测显示,3月6日,太阳表面同时出现多个复杂的黑子活动区,能量迅速积聚。从3月7日12时至8日12时,黑子活动区相继爆发9次M级耀斑。其中3月8日凌晨4时左右,位于太阳表面西半球的黑子活动区(11164)爆发的M3.7级耀斑还伴随有太阳风暴事件。预计太阳风暴将于10日至11日影响地球,并引发磁暴和电离层的扰动。   

据中国气象局国家空间天气监测预警中心研究员薛炳森介绍,多个黑子活动区同时在太阳表面出现,且活动区磁场分布复杂,是造成本次连续耀斑爆发的主要原因。目前,经过集中爆发后,整个黑子活动区能量已迅速减弱。他表示,虽然此次高密度耀斑爆发事件在本期太阳活动周尚属首次,但从整体上来看只是相对普通的太阳爆发过程,是太阳活动周期性的正常表现,对地球造成的影响轻微,公众不必恐慌。   

2013年太阳风暴预测

2010年,美国宇航局(NASA)提出警告,地球可能遭遇强烈的太阳风暴,时间点在2013年。到时候全球将陷入大停电,网络电子通讯将全部无法使用。即将来临的下一次太阳风暴,科学家已经准确预测,时间就在2012年9月22日。

由于担心太阳风暴对地球带来严重影响,科学家开始密切监测太阳,同时打算在太阳风暴较频繁的期间,及早将人造卫星切换到安全模式,以便能减少损害。实际上,科学家早在几十年前就不断追求提升太空气象预报技术的准确性,希望能避开太阳风暴的威胁。

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