揭秘太陽超級風(fēng)暴：可能導(dǎo)致災(zāi)難性停電

英國曾有一位名叫理查德?卡林頓的釀酒商，他同時也是一位業(yè)余天文學(xué)家。1859年9月1日這一天，33歲的他爬上樓梯，進入他位于倫敦附近的私人天文臺，打開圓頂天窗，然后調(diào)整望遠鏡，將直徑28厘米的太陽圖像投射在一幅幕布上——在天氣晴好的早晨，這樣的天文觀測是他的習(xí)慣。當(dāng)他在紙上描摹太陽黑子的活動軌跡時，突然看到在一個大的黑子群中出現(xiàn)了“兩塊非常明亮的白色光斑”。與此同時，在倫敦基尤天文臺，磁力計上用絲線懸掛的磁針開始劇烈跳動。

第二天黎明之前，壯觀的極光照亮了天空，夏威夷和巴拿馬以北的人都看得見。在落基山脈露營的旅者誤以為日出，于是起床準(zhǔn)備早餐。

圖為2011年9月22日 衛(wèi)星拍到了位于太陽邊緣的等離子環(huán)的側(cè)影，其巨大程度足以容納許多個地球；上方還有一處形如波濤的日珥，正把帶電的太陽粒子甩向太空?？茖W(xué)家們監(jiān)測著太陽制造的振動波，借此探知其內(nèi)部的一些活躍區(qū)--在它們沖出太陽表面之前。

太陽超級風(fēng)暴是一種巨大的電磁爆發(fā)現(xiàn)象，可將數(shù)十億噸的帶電粒子噴向地球，卡林頓觀測到的耀斑就是一場太陽超級風(fēng)暴的先兆。當(dāng)不可見的粒子巨浪與地球磁場發(fā)生撞擊時，引起電報線路中電流激增，幾處電報通訊站因此運行中斷，而其他地方的電報員卻發(fā)現(xiàn)，他們可以切斷電報機的電池供電，單靠地磁感應(yīng)的電流繼續(xù)工作。波士頓的一名電報員向緬因州波特蘭市的同行發(fā)電報說：

“現(xiàn)在我們用的完全是北極光產(chǎn)生的電流，你那邊接收效果怎么樣？”

“比用電池好得多?！辈ㄌ靥m方面回答道。

圖為：2012年1月24日 瑞典北部的克瓦爾島上，一大片極光在索瑪勒于橋的上空搖曳；此次激烈的太陽活動持續(xù)了一周。地球大氣層中的某些類氣體被太陽射出的帶電粒子擊中時，會像霓虹燈里的氖氣一樣發(fā)光。極光在南北兩極地區(qū)最為常見，遇上強勁的太陽風(fēng)暴時，也會出現(xiàn)在緯度較低的地方。

換做是今天的通信、電力系統(tǒng)的操作員，絕不會那么愉快樂觀。迄今為止再沒有發(fā)生過威力與1859年相當(dāng)?shù)奶柍夛L(fēng)暴，所以我們很難計算，在如今這個電路四通八達的世界中，如果來一場規(guī)模近似的太陽風(fēng)暴，破壞將達到什么程度。在這個問題上，加拿大魁北克省1989年3月13日的停電事故可以作為參照。當(dāng)時，一次強度約為“卡林頓級”三分之二的太陽風(fēng)暴，在不到兩分鐘的時間里，致使六百多萬用戶的供電網(wǎng)癱瘓。如果是一場卡林頓級的風(fēng)暴，其毀壞的變壓器會比電力公司的備用變壓器還多，而制造、安裝新變壓器需要數(shù)月時間，在這期間，有上百萬人得不到照明、飲用水、污水處理、供熱、空調(diào)、燃料、電話以及無法常溫保質(zhì)的食品和藥物。美國國家科學(xué)院最近的一項報告中估計，如上所述的太陽風(fēng)暴可造成的經(jīng)濟損失相當(dāng)于二十場卡特里娜級別的颶風(fēng)，僅災(zāi)后第一年就達一到兩萬億美元，而受損的各項事業(yè)需要十年才能

恢復(fù)。

圖為：2011年8月9日 右邊的耀斑在美國國家海洋與大氣局的分級系統(tǒng)中達到最大的X級，信號之強使得太陽動力學(xué)觀測臺的一個傳感器超出負(fù)荷。太陽活動周期預(yù)計會在2013年進入高峰，可能將有更多耀斑和日冕物質(zhì)拋射朝向地球發(fā)生。如果受到一次大型拋射的正面侵襲，供電線路便可能癱瘓。

洛克希德?馬丁公司太陽和天體物理學(xué)實驗室（位于加利福尼亞州帕洛阿爾托）的卡雷爾?斯赫雷弗無奈地表示：“我們至多只能提前幾天預(yù)測到太陽的活動。”預(yù)計太陽活動的高峰期將從今年開始，因此各地的太空天氣監(jiān)測中心紛紛增加了工作人員，希望事態(tài)朝最好的方向發(fā)展。斯赫雷弗說：“我們正在盡量了解太空天氣對社會有何影響及其產(chǎn)生危害的程度。一旦發(fā)現(xiàn)重大的威脅，我們就有義務(wù)做好應(yīng)對的準(zhǔn)備，否則后果將不堪設(shè)想?！?/p>

我們對太陽再熟悉不過了——每個晴朗的日子都能看到，但它也至為陌生。透過太陽望遠鏡看去，我們司空見慣的金色圓盤成了一個變動不居的奇境，大得可以吞掉行星的日珥如同發(fā)光水母般躍入黑色的太空，蜿蜒盤旋數(shù)小時或數(shù)天，終究仍回到太陽表面，仿佛被某種看不見的力量牽絆著。

圖為：2011年6月7日 太陽動力觀測臺衛(wèi)星拍攝到一次日冕物質(zhì)拋射(圖中右下方的亮點)，并使用不同的光線波長來表示太陽各層大氣的溫度。相對較涼的色球?qū)又挥?000攝氏度，但其上方籠罩的日冕則急劇升溫至100萬度。

正是如此。太陽的構(gòu)成不是固體、液體，也不是氣體，而是等離子體，即“物質(zhì)的第四態(tài)”：原子在高溫下被剝奪了電子，直至質(zhì)子裸露出來。這些帶電粒子使太陽成為優(yōu)秀的導(dǎo)體，其導(dǎo)電性能遠超銅線。太陽還聚滿了磁場，其中大部分“埋藏”于太陽巨大的內(nèi)部，但仍有一些直徑與地球相當(dāng)?shù)拇艌龉艿罆院谧拥男问匠霈F(xiàn)在太陽表面。這種磁場性質(zhì)決定著太陽大氣內(nèi)的粒子運動軌跡，并驅(qū)動太陽風(fēng)，每秒鐘噴出上百萬噸的等離子體，射速達每秒700公里。

圖為：2011年6月7日 太陽動力觀測臺衛(wèi)星拍攝到一次日冕物質(zhì)拋射（圖中右下方的亮點），并使用不同的光線波長來表示太陽各層大氣的溫度。相對較涼的色球?qū)又挥?000攝氏度，但其上方籠罩的日冕則急劇升溫至100萬度。

所有這些活動產(chǎn)生的原因，就在于太陽這顆尋常恒星所具有的復(fù)雜非凡的構(gòu)造。太陽核心是一個密度為黃金的六倍、溫度高達1500萬攝氏度的等離子球體，每秒鐘有7億噸質(zhì)子聚變?yōu)楹ず?，所釋放的能量相?dāng)于100億枚氫彈爆炸。太陽核心會緩慢律動，在聚變加速時擴張，聚變減弱時收縮。除了這種緩慢而深沉的“心跳”，還有其他無數(shù)的脈動節(jié)奏與之交疊，比如周期為11年的太陽黑子。有些太陽活動的周期要跨越多個世紀(jì)。

高能光子從太陽內(nèi)部穿越由密集的離子和電子形成的“迷宮”來到表層，將核心聚變產(chǎn)生的能量帶到外部。這個輻射區(qū)的物質(zhì)密度極大，以至光子需要用10萬年以上的時間才能逃逸到外圍的對流層，這一段穿越占了從太陽中心到太陽表面之距離的70％。再過大約一個月，光子進入光球?qū)印@一層才是我們?nèi)粘Ｋ姷牟糠帧墓馇驅(qū)映霭l(fā)，光子只需要8分鐘即可到達地球，成為普照萬物的

陽光。

圖為：為什么太陽大氣距表面遠了，溫度反而上升，這仍是個謎。日冕中有些區(qū)域在太陽爆發(fā)時可以達到600萬度以上的及高溫。

太陽這巨大的熱核反應(yīng)爐當(dāng)然會產(chǎn)生大量噪音。美國科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的馬克?米施說：“太陽的鳴響就像一口發(fā)出上百萬種音調(diào)的鐘?！边@些聲音會使太陽表面泛起波紋，而科學(xué)家通過研究波紋來確定太陽對流層深處的物質(zhì)流動情況，這就是“日震學(xué)”。

圖為：2010年11月11日，美國宇航局的太空雙探測器STEREO A 和B進入軌道后，使人類首次擁有了近乎完全的太陽表面視野。到2011年6月，這視野中的遺漏之處也被補全。太空天氣的觀察者們?nèi)缃窨梢钥吹皆谔栠h端醞釀的活躍區(qū)域，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測日冕物質(zhì)拋射的路線。這種成像技術(shù)進步可能意味著下一次猛烈的太陽風(fēng)暴襲向地球時，我們將爭取到生死攸關(guān)的預(yù)警時間。

（來源：新浪網(wǎng)）