塑造地球環(huán)境的太陽

李澤椿

春節(jié)期間熱映的科幻電影《流浪地球》，以地球在近未來將要面對的一場災(zāi)難，作為故事的緣起。在這部根據(jù)中國著名科幻作家劉慈欣的同名小說改編的電影里，曾經(jīng)為地球提供光明和溫暖，并且為絕大部分生命提供能量的太陽，已經(jīng)耗盡了它的氫燃料，即將進(jìn)入氦聚變階段，這意味著太陽的體積會急劇膨脹，吞噬掉包括地球在內(nèi)的4顆類地行星。為了避免毀滅的命運，人類為地球建造了巨大的“行星發(fā)動機”，開啟了前往半人馬座α星的恒星際遠(yuǎn)征……

盡管天文學(xué)研究告訴我們，太陽的氫聚變階段還將持續(xù)數(shù)十億年，在可以預(yù)見的未來并不會膨脹到吞噬地球的程度;但這顆占據(jù)了太陽系絕大部分質(zhì)量的天體，卻在以許許多多的方式影響著我們居住的這顆星球。太陽在整個宇宙中只是一顆非常普通的恒星，地球則因為恰好處在它的“宜居帶”上，而幸運地成為孕育生命的溫床，最終演化出智慧生命，并且將文明的觸角伸向星球的各個角落;但所有這一切，很大程度上要歸功于太陽活動在大部分時間里相對和緩的恩惠。

無時無刻不在發(fā)生著的核聚變，讓太陽如同煉獄;巨量的光和熱經(jīng)過1.5億千米的星際旅程，只有恰到好處的份額被地球所接收，成為蕓蕓眾生的能量之源。這種“恰到好處”往往隱藏著被忽視的另一面：即使是發(fā)生在太陽上的很微小的波動，也有可能給地球環(huán)境帶來深遠(yuǎn)的影響。

劉慈欣的另一部名作《全頻帶阻塞干擾》，就是一個關(guān)于太陽會如何影響地球的故事。在小說中，俄羅斯遭到了外敵入侵，軍隊喪失了制電磁權(quán)，瀕臨戰(zhàn)敗;為了挽救危局，一座空間站主動去撞擊太陽上特定的位置，“如同沙子掉進(jìn)眼睛”一樣激發(fā)出強烈的太陽風(fēng)暴，使整個地球的無線電通信中斷一周，“拉平”對陣雙方的技術(shù)實力。而在現(xiàn)實生活中，發(fā)生在1859年的“卡林頓事件”已經(jīng)讓當(dāng)年的人類領(lǐng)教了太陽風(fēng)暴的威力。幸運的是，當(dāng)年的世界主要還在依靠蒸汽機、水力和畜力來運轉(zhuǎn)，因此突然增強的太陽活動雖然使全球的電報網(wǎng)絡(luò)癱瘓，但沒有讓人類文明陷入混亂，暫且躲過一劫。不過，今天高度計算機化的世界，還有可能抗住另一次這樣強度的災(zāi)難嗎？

除去提防太陽風(fēng)暴這樣的偶發(fā)事件，現(xiàn)代天文學(xué)和氣象學(xué)研究也致力于揭示更為常見的太陽黑子現(xiàn)象，是如何影響著地球的大氣活動乃至氣候。對于太陽來說，一個個因為強磁場而降溫形成的黑子區(qū)域，只是它漫長生命周期中的一瞬。但太陽黑子的活躍與沉寂，卻足以改變地球大氣接收到的能量，擾動這個驚人復(fù)雜的系統(tǒng)，最終導(dǎo)致令人驚嘆的“蝴蝶效應(yīng)”：雨水多寡的變化，熱量在大氣層里流轉(zhuǎn)的方向，乃至相當(dāng)長的時間尺度里的氣候變遷……

這一期的《知識就是力量》雜志將展現(xiàn)天文學(xué)和氣象學(xué)界的研究者們在探索太陽活動與地球氣候的相關(guān)性方面已經(jīng)取得的成就，還有接下來要完成的工作。越是探索，我們就越能意識到，目前的觀察和推測很可能并非全部真相，這個領(lǐng)域里同樣充滿了待解的謎團。