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太陽打個「噴嚏」,人類都受不了

2024-03-09科學

太陽風暴襲擊地球

2022年3月30日,全球多個天文台都記錄到了一次超強的太陽耀斑。受耀斑產生的太陽風暴影響,東南亞和澳洲地區30兆赫茲以下的無線電通訊完全失效。2022年4月20日,美國太陽動力學觀測站於太平洋時間晚上8時57分觀測到了一次太陽耀斑,亞洲一些地區的無線電通訊失效。

1859年9月1日早晨,英國天文愛好者卡林頓登上了位於倫敦郊外莊園裏的私人天文台。隨著天文台漸漸張開穹頂,湛藍的天空顯露出來,他將黃銅望遠鏡對準初升的太陽,開始照例觀測自己追蹤已久的不規則太陽黑子。突然,他發現太陽黑子中爆發出兩道亮度空前的白色耀斑。5分鐘後,耀斑消失。

卡林頓沒有想到的是,就在他觀測到太陽耀斑的18小時後,強烈的太陽風暴引發了有記錄以來最強大的地磁風暴。太陽向地球噴出帶電氣體和亞原子粒子,引起地球電離層擾動。有報道稱,當天夜間一些電報機突然爆發火花,點燃了報紙。美國匹茲堡一名電報經理匯報說,流經電報機的電流異常強大,電報機的鉑觸點幾近熔化。據估算,這次太陽耀斑爆發釋放了約100億顆廣島原子彈爆炸的能量。如果人類太空人於1859年耀斑發生當天在月球表面活動,就會直接被太陽釋放的高能粒子流殺死。

太陽耀斑活動

當電報局再次營運後,全世界各地的人們透過電報向報社描述前一天晚上目睹的「天空燈光秀」,也就是極光。這是強烈太陽風暴造成的又一結果。原本只有在高緯度地區才有幸得見的極光,當時遍布全世界的夜空,從歐洲中部到大洋洲,各地的報紙都報道了黑夜被極光照亮的景象,赤道地區也不例外。美國南卡羅來納州的一名婦女描述說:「當時東方天空如血,太陽才剛從海面升起就照亮了整個天空。」極光的亮度之高,讓一些在半夜醒來的礦工誤以為天亮了。根據一些文獻記載,當時極光的亮度足以讓人在夜間進行戶外閱讀。

後來,人們用最初發現太陽耀斑活動的卡林頓命名這次強烈太陽風暴,即「卡林頓事件」。

太陽耀斑活動所產生的太陽風暴讓 地球出現劇烈的極光活動

太陽不斷朝周圍釋放被稱為「太陽風」的高能粒子流,幸好地磁場會遮蔽太陽風,才沒有導致嚴重的後果。然而,每隔約1個世紀,太陽風就會升級為太陽風暴。

太陽風暴產生的大量高能粒子隨日珥噴射沖向四面八方。如果這些高能粒子流經過地球,便會引發地磁風暴,從而引發強烈的極光,並幹擾通訊。

按照抵達地球的先後順序,太陽風暴對地球發起的攻擊主要有三輪。

太陽風暴發生的8分鐘後,以光速運動的強電磁波到達地球。首當其沖的是通訊衛星。受強電輻射影響,通訊衛星會出現訊號不穩定、中斷等問題,使用衛星轉播的電視訊號會極為不穩定。

電磁波轟擊完成後,高能粒子流(其中絕大部份為質子,夾雜少量氦核和微量的重離子)緊隨其後抵達地球。1989年1月19日,美國亞特蘭蒂斯號太空穿梭機上的太空人在執行任務期間,報告自己看到了閃光,這正是太陽風暴產生的高能粒子轟擊太空人的視網膜所導致的。

在耀斑發生的幾天後,上百億噸時速高達數百乃至數千千米的帶電粒子流沖向行星際空間,形成激波陣面。當激波陣面來到地球時,會引起強烈的地磁暴、電離層暴和高層大氣擾動,高層大氣密度也會相應升高,增加衛星等航天器的執行阻力。

一項評估表明,導致卡林頓事件規模的太陽風暴如果發生在21世紀,將造成折合7萬億~15萬億元人民幣的經濟損失,其中主要包括電網、衛星通訊等損失。這真可謂是太陽打個「噴嚏」,人類都受不了。