太陽系最強(qiáng)“技能包”擁有者

◆韓大洋

說起太陽的外在爆發(fā)活動(dòng)，我們首先想到的就是它發(fā)出的光與熱。但你要真這樣想的話，太陽可就不太樂意了：“這些光和熱只是我的附屬品，連熱身活動(dòng)都算不上！”

“那你還有哪些本領(lǐng)？”

“耀斑、暗條爆發(fā)、日冕物質(zhì)拋射，這些都是我的拿手好戲?！?/p>

耀斑——太陽系最強(qiáng)閃光

閃光燈，通過電容充電與快速放電，在一瞬間產(chǎn)生高亮的光照，幫助我們?cè)谂臄z時(shí)補(bǔ)光或進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作。太陽同樣擁有這樣的本領(lǐng)，甚至還是全太陽系最強(qiáng)的。

平日里，來自太陽對(duì)流區(qū)的等離子體向外部大氣傳導(dǎo)著能量，對(duì)應(yīng)表面黑子活動(dòng)區(qū)逐漸積蓄的磁場(chǎng)能，太陽也在按部就班地自轉(zhuǎn)著。突然，一道光亮從黑子活動(dòng)區(qū)的附近竄出，且亮度快速升高，數(shù)分鐘后逐漸降低，但它發(fā)出的光仍在傳播，最終照亮近半個(gè)太陽系。

這就是一次典型的太陽耀斑活動(dòng)。它發(fā)生在太陽色球?qū)蛹捌渖戏饺彰徇^渡層中，由磁場(chǎng)為其提供能量，表現(xiàn)為輻射的陡然增加。

圖1 2023 年1月10日爆發(fā)的X1.9級(jí)耀斑（圖/國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心）

與人造閃光不同，耀斑包含了宇宙中所有波段的光。按照波長從短到長排列主要有γ 射線、X 射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、射電等。一次典型耀斑爆發(fā)釋放的能量是太陽每秒鐘釋放總能量的數(shù)倍，甚至更高。

為了準(zhǔn)確描述耀斑的強(qiáng)度，科學(xué)家將其中X 射線波段的能量作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，把耀斑由小到大分為A、B、C、M、X 五級(jí)，每級(jí)間的能量相差十倍。一般X 級(jí)的耀斑就被稱為大耀斑，釋放的能量相當(dāng)于同時(shí)引爆千萬顆百萬噸級(jí)核彈所釋放的能量。

人類進(jìn)入太空時(shí)代以來，遇到的最強(qiáng)耀斑是發(fā)生在2003 年11 月4 日的X28 級(jí)特大耀斑，因?yàn)楫?dāng)時(shí)測(cè)量?jī)x器的探測(cè)上限為X28，它的實(shí)際級(jí)別可能高達(dá)X45。

暗條（日珥）爆發(fā)——消失的“一只耳”

在太陽磁場(chǎng)的作用下，日冕等離子體沿著磁力線運(yùn)動(dòng)。由于太陽磁場(chǎng)較為復(fù)雜，通常情況下表現(xiàn)為由無數(shù)磁力線繞成的一團(tuán)亂麻，所以太陽表面會(huì)時(shí)不時(shí)凸起一些磁力線環(huán)，日冕等離子體相應(yīng)地被它高高舉起，如此形成的結(jié)構(gòu)就是暗條。對(duì)于地球的觀測(cè)者而言，當(dāng)暗條剛好發(fā)生在太陽側(cè)面時(shí)，看上去就像一個(gè)光光的腦袋上長著一只“招風(fēng)耳”，日珥也因此得名。

暗條的長度能達(dá)到數(shù)萬千米甚至近百萬千米，歷史上曾出現(xiàn)過幾乎橫跨整個(gè)太陽圓面的巨大暗條。暗條不僅能高高躍起，滯空在距離太陽幾萬千米的高空也是手到擒來。

圖2 太陽上一道長約15 萬千米的暗條，在不到兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)消失不見（圖/國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心、石島氣象臺(tái)）

暗條能在能量與結(jié)構(gòu)快速變化的日冕中長期存在，這是它的一個(gè)重要本領(lǐng)——一邊由色球?qū)油ㄟ^磁場(chǎng)不斷輸送高密度的物質(zhì)，另一邊則不斷從高溫、低密度的日冕大氣中回落物質(zhì)到色球?qū)?，以此達(dá)到相對(duì)平衡的狀態(tài)，從而數(shù)天甚至更久地停留在太陽表面。

但最終等待暗條的只有兩種結(jié)果：一是能量逐漸停止輸送，最終慢慢回落或消散在太陽表面，二是暗條爆發(fā)。暗條產(chǎn)生以及穩(wěn)定存在的關(guān)鍵就是其下方的磁場(chǎng)，一旦有新的磁場(chǎng)生成并打破原有平衡，磁力線就可能發(fā)生重聯(lián)，并發(fā)生斷裂與磁極轉(zhuǎn)向。原本被磁力線“吸附”在太陽表面的暗條一瞬間轉(zhuǎn)而被新的磁場(chǎng)向外推出，于是，暗條被不斷加速，最終離開太陽形成向外的爆發(fā)。

日冕物質(zhì)拋射——“KO”后手拳

第三個(gè)典型的太陽活動(dòng)就是日冕物質(zhì)拋射，從字面上理解就是太陽將日冕這些物質(zhì)拋出。但為何稱其為“KO”后手拳呢？

“KO”這個(gè)詞經(jīng)常出現(xiàn)在拳擊運(yùn)動(dòng)中，意思是打出重拳從而將對(duì)手擊倒。在太陽系，太陽通過日冕物質(zhì)拋射是要“KO”誰呢？它憑什么能產(chǎn)生“KO”之力呢？

如果把太陽看作拳手，地球看作陪練員的話，耀斑就是拳手的假動(dòng)作，用來刺探和干擾對(duì)手的判斷，日冕物質(zhì)拋射就是集全身之力揮出的一記重拳。在恒星級(jí)別的攻擊之下，地球基本上每次都是“應(yīng)聲倒下”。

同樣是在磁場(chǎng)的作用下，太陽能在幾分鐘至幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，將數(shù)億甚至數(shù)百億噸的日冕物質(zhì)加速到每秒幾百千米的極值，然后一股腦地向外拋出，形成如同霰彈槍打出的子彈雨一般的粒子雨。太陽正是借助這種方式將自身的磁場(chǎng)能向外傳輸，進(jìn)而影響其他行星的空間環(huán)境。

圖3 一次典型的日冕物質(zhì)拋射，圖中心圓盤中白圈處為太陽，可見圖中爆發(fā)活動(dòng)的空間尺度已超過千萬千米（圖/LASCO探測(cè)器獲?。?/p>

太陽展示的還只是它的部分技能，高能帶電粒子流、冕洞高速太陽風(fēng)也是它的“撒手锏”。在領(lǐng)教過太陽爆發(fā)的本領(lǐng)后，我們不由會(huì)想，這些爆發(fā)是否會(huì)給人類帶來影響？被太陽“KO”的地球又會(huì)怎樣呢？更多精彩敬請(qǐng)關(guān)注下期內(nèi)容。