太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)風(fēng)暴

韓吉辰

近年來(lái)，大規(guī)模的太陽(yáng)風(fēng)暴多次入侵地球，在給人類帶來(lái)美麗的極光的同時(shí)，也給全球衛(wèi)星、通信、民航等領(lǐng)域造成了不良影響。每逢太陽(yáng)活動(dòng)極大年、太陽(yáng)活動(dòng)發(fā)生劇烈變化（如耀斑爆發(fā)）時(shí)，人們就可以看到比平常年更為壯觀的極光景象。在此期間，太陽(yáng)風(fēng)暴隨時(shí)可能給地球人類的生產(chǎn)生活制造麻煩。

那么，什么是太陽(yáng)風(fēng)暴呢？讓我們先從太陽(yáng)風(fēng)談起吧！

太陽(yáng)風(fēng)的秘密

你知道嗎，光輝燦爛的太陽(yáng)每時(shí)每刻都在不斷地向四面吹著“風(fēng)”，最直接的證據(jù)就是彗星的尾巴總是背向太陽(yáng)。開(kāi)始有人推測(cè)這種情況是由于太陽(yáng)光的光壓所造成的，因?yàn)槲锢韺W(xué)家發(fā)現(xiàn)：照射在物體上的光，能對(duì)物體產(chǎn)生一定的壓力，這叫作光壓。那么太陽(yáng)光的光壓有多大？經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)量，在距離太陽(yáng)1個(gè)天文單位的位置（即地球到太陽(yáng)的平均距離），在1平方米的面積上，太陽(yáng)光可產(chǎn)生0.001克的壓力。

后來(lái)對(duì)于太陽(yáng)的硏究不斷深入，科學(xué)家認(rèn)為除了太陽(yáng)光壓以外，太陽(yáng)還在持續(xù)向外“吹風(fēng)”，這樣才將輕薄的彗尾“吹”向背離太陽(yáng)的方向，太陽(yáng)風(fēng)就是從太陽(yáng)上輻射出的大量帶電粒子。

科學(xué)家利用人造衛(wèi)星和宇宙飛船等所做的觀測(cè)，完全證實(shí)了太陽(yáng)風(fēng)的存在。太陽(yáng)風(fēng)是來(lái)自太陽(yáng)的高溫、高速、低密度的帶電粒子流，持續(xù)不斷“吹”向四面八方。太陽(yáng)風(fēng)從遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)上面吹來(lái)，經(jīng)過(guò)一億五千萬(wàn)千米的距離，到達(dá)地球時(shí)速度還高達(dá)450千米/秒，因此太陽(yáng)風(fēng)的能量可不能低估??！

科學(xué)家設(shè)計(jì)出“太陽(yáng)帆航天器”，專門(mén)利用太陽(yáng)光壓和太陽(yáng)風(fēng)作為動(dòng)力，使航天器駛向茫茫宇宙。近年來(lái)，隨著微電子和材料科學(xué)的飛速發(fā)展，一直探索更快、更好、更便宜的空間飛行方式的美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA），重新將目光投向了太陽(yáng)帆計(jì)劃，要知道，茫茫宇宙空間是一個(gè)真空世界，沒(méi)有空氣的阻力啊！實(shí)驗(yàn)證明，如果開(kāi)發(fā)出邊長(zhǎng)200米、密度為每平方米1至5克的帆，許多遠(yuǎn)距離探測(cè)將成為可能。如果帆的密度降到每平方米1.5克，太陽(yáng)光和太陽(yáng)風(fēng)在帆上產(chǎn)生的推力即可與太陽(yáng)的引力相平衡。當(dāng)航天器到達(dá)太陽(yáng)極地上方時(shí)，即可長(zhǎng)久地在此觀察太陽(yáng)的活動(dòng)，這是迄今為止人類航天器從未到達(dá)的地點(diǎn)。如果將多個(gè)位于不同高度的航天器拍攝的太陽(yáng)圖像組合起來(lái)，就可以獲得太陽(yáng)的立體圖形。

太陽(yáng)風(fēng)是一股高能帶電粒子流，它對(duì)于地球磁場(chǎng)的擾動(dòng)不可忽視，因此科學(xué)家一直不斷研究觀察太陽(yáng)風(fēng)的動(dòng)態(tài)。而當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)高峰日寸，太陽(yáng)風(fēng)的強(qiáng)度和速度會(huì)大大增加。在太陽(yáng)黑子出現(xiàn)的高峰期，太陽(yáng)表面耀斑爆發(fā)。這時(shí)，太陽(yáng)噴射的大量質(zhì)子、電子、粒子和重離子等高能帶電粒子不斷沖擊地球，專家稱之為“太陽(yáng)質(zhì)子事件”，也就是所謂的太陽(yáng)風(fēng)暴。

太陽(yáng)黑子與太陽(yáng)風(fēng)暴

太陽(yáng)活動(dòng)高峰期的標(biāo)志，就是太陽(yáng)黑子大量出現(xiàn)。黑子是太陽(yáng)物質(zhì)在極高溫度下的一種劇烈運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)高速巨大的旋渦狀帶電粒子氣流，速度達(dá)到每秒1000多米，是真正的太陽(yáng)風(fēng)暴！因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程消耗了一部分能量，所以產(chǎn)生黑子的區(qū)域溫度比周圍的平均溫度6000℃左右低一些，只有4500℃左右。小黑子的直徑為1000千米左右，大黑子直徑達(dá)10萬(wàn)千米以上！

硏究觀測(cè)太陽(yáng)黑子的意義十分重大，因?yàn)樘?yáng)黑子出現(xiàn)的多少標(biāo)志著太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)黑子的變化以11年為一周期，因此把它稱為“太陽(yáng)活動(dòng)周期”。

太陽(yáng)黑子具有極強(qiáng)的磁場(chǎng)，那么，科學(xué)家是怎么把太陽(yáng)黑子磁場(chǎng)大小測(cè)量出來(lái)呢？這是科學(xué)史上的一個(gè)著名難題。

要知道，太陽(yáng)距離我們地球極其遙遠(yuǎn)，有一億五千萬(wàn)千米，太陽(yáng)極其熾熱，表面溫度達(dá)6000℃，中心的溫度更高，達(dá)1500萬(wàn)℃。任何物體都根本無(wú)法接近它。要想測(cè)量太陽(yáng)黑子磁場(chǎng)大小，必須設(shè)計(jì)一個(gè)巧妙的方法，即間接測(cè)量法?？茖W(xué)家就是利用了物理學(xué)的“塞曼效應(yīng)”才得出了結(jié)果。

1896年，荷蘭物理學(xué)家塞曼發(fā)現(xiàn)，如果把一個(gè)光源放在強(qiáng)磁場(chǎng)中，光源發(fā)出的光譜線會(huì)產(chǎn)生分裂，而且磁場(chǎng)越強(qiáng)，光譜線分裂的距離越大，其中有一個(gè)復(fù)雜的關(guān)系公式，這就是著名的“塞曼效應(yīng)”。這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓塞曼獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

將這個(gè)“塞曼效應(yīng)”反過(guò)來(lái)想，如果能測(cè)量出在太陽(yáng)黑子附近區(qū)域光譜線分裂的距離，不就可以根據(jù)公式計(jì)算出太陽(yáng)黑子磁場(chǎng)的強(qiáng)度嗎？經(jīng)過(guò)艱苦的努力，科學(xué)家終于測(cè)量出太陽(yáng)黑子的磁場(chǎng)，它竟然高達(dá)3000多高斯，而地球的磁場(chǎng)還不到1高斯。

太陽(yáng)風(fēng)暴的美麗和危害

極光是太陽(yáng)射出的帶電粒子與地球磁場(chǎng)相互作用后，在高層大氣中產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。不同元素的氣體，它們受帶電粒子和磁場(chǎng)作用后所發(fā)出的光顏色也不同。例如，氧元素被激后發(fā)出的是綠光和紅光，氮元素發(fā)出的是紫光，而氬元素則發(fā)藍(lán)光。所以，人們?cè)诟呔暥鹊貐^(qū)會(huì)看到五彩斑斕的光線布滿天空。

太陽(yáng)風(fēng)暴給地球帶來(lái)的影響很大，它可能造成衛(wèi)星通信中斷，地面電信停滯，尤其是短波通信受到的影響很大，同時(shí)還會(huì)給石油和電力輸送系統(tǒng)帶來(lái)巨大威脅，也會(huì)對(duì)民航飛機(jī)的飛行安全造成很大影響。它甚至對(duì)鴿子的定向飛行和海洋晡乳動(dòng)物的方向感都有影響，使這些動(dòng)物迷路。

20世紀(jì)60年代和70年代，太陽(yáng)處于相對(duì)平靜期，人類不斷發(fā)射軌道器和通信衛(wèi)星，到了80年代，由于太陽(yáng)周期的影響加劇，人類重新嘗到了太陽(yáng)風(fēng)暴的苦頭。1984年，美國(guó)前總統(tǒng)里根訪華途中，他乘坐的空軍一號(hào)座機(jī)的通信受到長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的嚴(yán)重干擾。而1989年太陽(yáng)活動(dòng)高峰期間，一次太陽(yáng)風(fēng)暴重創(chuàng)了加拿大魁北克省的電網(wǎng)。

有的科學(xué)家還提出，太陽(yáng)風(fēng)暴似乎還在影響植物的生長(zhǎng)，它與全球農(nóng)作物的產(chǎn)量有一定的關(guān)系。另外，厄爾尼諾、拉尼娜等給地球造成巨大災(zāi)害的氣象現(xiàn)象，也與太陽(yáng)風(fēng)暴有密切關(guān)系。

太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)人咧的健康的影響

那么，太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)人類的健康到底有沒(méi)有影響呢？科學(xué)研究證明，太陽(yáng)風(fēng)暴不會(huì)對(duì)人體健康造成直接的危害。因?yàn)榈厍蛴泻窈竦拇髿鈱?，有地球磁?chǎng)在保護(hù)著萬(wàn)物生靈。不過(guò)，受太陽(yáng)風(fēng)暴的影響，大氣層內(nèi)對(duì)人類身體起保護(hù)作用的物質(zhì)會(huì)沿地球磁力線擴(kuò)散到兩極，造成紫外線輻射增強(qiáng)，可能對(duì)室外活動(dòng)的人體皮膚帶來(lái)一定傷害。

有的科學(xué)家認(rèn)為，胎兒在母體生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程，需要有平穩(wěn)的生化與電磁韻律的生存環(huán)境，而當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)暴活動(dòng)劇烈、耀斑發(fā)生頻繁時(shí)，會(huì)使地球磁場(chǎng)波動(dòng)異常及氣候反常，人體生物節(jié)律也會(huì)受到干擾，胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育就可能受到一定的不良影響。

但是，太陽(yáng)風(fēng)暴的許多秘密還沒(méi)有完全揭開(kāi)，它對(duì)人類的健康在多大程度上會(huì)造成影響，似乎一直沒(méi)有定論，也頗讓人們困惑。

太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)風(fēng)暴這個(gè)重要課題，也等待我們長(zhǎng)大以后參與研究，人類一定可以最后攻克這個(gè)難關(guān)！