2013年超級太陽風暴重創地球? （一）

07-02

2010年7月，美國科學家發出警告：太陽在2012年到2013年期間將進入新一輪活躍期，地球有可能面臨一場「超級太陽風暴」襲擊，屆時地球上許多地方的電網將被太陽風暴摧毀，手機網路和互聯網將崩潰，電視機將沒有信號，收音機只能聽到—連串靜電雜訊……不過，由於太陽風暴干擾地球磁場，當夜幕降臨時，地球許多地防的天空中將出現五彩繽紛的極光。

　　太陽風暴是怎麼一回事?什麼時候會出現太陽風暴?什麼是「超級太陽風暴」?面對太陽風暴我們應該怎麼辦……本刊特別邀請天文學家介紹有關太陽風暴的方方面面。

　　1　太陽風暴警報

　　早在2010年年初，英國媒體就援引一些西方科學家的預測結果發布消息：當太陽從「沉睡」狀態中「蘇醒」以後，在2013年前後的某些時間，地球將遭受史無前例的太陽風暴的轟擊，屆時國家電網可能癱瘓，航空運輸將陷入嚴重混亂，電子產品、航空器件和大多數衛星可能停止工作。不久後，美國宇航局發布消息：強烈的太陽風暴發生的時間就在3年後，也就是2013年。有科學家警告說，除非採取適當的防備措施，超級太陽風暴將損壞一切應急無線電通信設備、醫療設備、銀行設備、航空控制設備，直至日常電器如家用電腦、電感電位分壓器等。如果情況果真如這些科學家所言，那麼，由於現代社會人們對電子設備的巨大依賴性以及電子設備對磁能的敏感性，太陽風暴將留下巨額破壞賬單，人類社會生活將發生歷史性的大倒退。　上述警告和說法不免有所誇大，但也並非沒有科學依據。空間飛行器攜帶的儀器拍攝的極紫外單色像顯示，地球周圍的磁層目前出現了一個面積相當於4個地球的大洞，而且還在擴大。這是巨大的太陽風暴爆發的預兆。地磁層能阻止高能粒子進入地球，是地球的保護層，一旦地磁層受到太陽風暴的擾動，太陽爆發產生的大量高能粒子將乘虛而入，影響通訊，威脅衛星，破壞臭氧層，如果不早作防範，後果將不堪設想。歷史上曾有過不少不算太嚴重的先例。1958年2月11日發生的一次全球性大磁暴(請參閱相關鏈接：磁暴的破壞)使世界各地無線電通信全部中斷，瑞典的電力線和通信遭到破壞，鐵路信號無法使用，磁暴引起的強大電流使絕緣材料起火燃燒，將安全閥和變壓器燒毀。1975年發生的一次磁暴使歐洲和北美之間的無線電通信全部中斷，歐洲和遠東的電報聯絡受到嚴重干擾。2008年2月26日發生的一次磁暴釋放出1500萬億焦耳的能量，發射了兩個等離子體雲，一個飄離地球，一個飄向地球，在加拿大和美國阿拉斯加都能看到飄向地球的等離子體雲同大氣作用產生的極光。這些磁暴都是太陽風暴造成的。

　　為了應對太陽風暴的威脅，2010年6月，美國宇航局科學家、政府決策者和研究^員齊集首都華盛頓，參加太空天氣方面的高峰論壇，討論太陽在2012年到2013年期間從「沉睡」中「蘇睡」進入活動期引發的太陽風暴對地球的嚴重影響，以及如何採取措施做好空間天氣監測工作，預防和減少太陽風暴帶來的損失。事實上，美國宇航局早在2001年就形成了—個名為「生命與恆星」的計劃，旨在研究和處理^類在太陽大氣中生活的空間天氣問題，特別是如何對太陽風暴進行預警。該計劃規模宏大，將發射5組空間探測器組成—個飛船艦隊「氣象站」，以最新方式分布在廣闊的太陽大氣裡面，觀測太陽大氣的各種狀態。這5組空間探測器分別是：

　　——太陽動力學觀測站。用高清晰度照相機拍攝太陽黑子和耀斑，以前所未有的清晰度揭示太陽風暴。

　　——太陽探測器。深入到距離太陽700萬千米的太陽大氣中，就地獲取太陽風和磁場樣品。

　　——太陽風暴檢測飛船。一共有6艘，其中4艘分布在距離太陽3750萬千米的位置上測量x射線、射電和中子輻射，獲取高能粒子和等離子體信息，第5艘位於地球附近，在紫外和可見光波段觀測日冕，最後一艘位於地球後面，檢測太陽光球磁場。

　　——輻射帶暴探測器。用來測量空間形成的相對論電子和離子對太陽活動和太陽風的響應。

　　——電離層一熱層暴探測器。用來研究電離層和熱層的密度分布以及地磁的不規則性。

　　2　太陽活動預測

　　透過天文望遠鏡可以看到，太陽表面有時會出現一些黑點，這就是有名的太陽黑子。太陽黑子是天文學家最熟悉的太陽活動形式，黑子來了又去，留下反映太陽活動水平高低的標記。科學家通過長期觀測發現黑子數目和黑子群面積變化存在11年左右的周期性。後來又發現，黑子活動周期也就是太陽活動周期。

　　在一個太陽活動周期的末期，黑子數跌落到最少，太陽風暴數量減少到最小，一切變得很平靜，這叫太陽極小。一般說來，太陽極小的時間不長，在太陽極小過去不到一年，就會出現下一個太陽活動周期(太陽極大)的上升跡象。但是，最近的太陽極小異乎尋常，即使太陽預報專家也無法判斷下一個太陽活動周期會從何時開始。

　　2006年3月10日，美國有關方面宣布，太陽極小來了，黑子幾乎為零，不存在太陽耀斑，太陽平靜得很。根據這一現象，美國國家天文研究中心發出預報：一場50年來最強的太陽極大即將來臨，太陽活動將比以前的周期強30％到50％。如果這—預報無誤，就可能出現強度僅次於1958年的大太陽風暴。到了2007年年底，太陽仍然平靜。美國科學家哈薩韋利用計算機模擬作出預測：2008年將出現比較多的黑子。哈薩韋說：　「可以想像，下—個太陽活動周期將是—個『非常顯著』的太陽活動周期，有很多黑子、很多太陽風暴和很多能量釋放到空間。」然而，實際觀測結果顯示，2008年的太陽比預計的平靜得多，這一年有266天沒有黑子，即73％的晴天太陽上沒有黑子。這種情況即使在太陽極小的年份也很少見到(有記錄以來，只有1913年太陽極小時出現過類似情況，那一年有85％的晴天沒有出現太陽黑子)。到200"~，太陽活動繼續變弱，直到2009年12月中旬才出現近幾年來最大的黑子群。2009年以後，黑子幾乎消失殆盡，少得連資深的太陽觀測者都感到驚訝。

　　以上眾多奇怪現象，讓太陽物理學家也不知應該如何估計下—個太陽活動周期的發展趨勢。這是—個值得重視的科學現象——在長時間的太陽極小過後，黑子出現了—個較長的恢復期，但恢復期標誌卻不明顯。它和歷史上出現的「蒙德極小期」極為相似(所謂「蒙德極小期」，是指1645年到1715年期間黑子幾乎消失、太陽活動極其稀少的時期，發現者是德國科學家蒙德，故名之)。德國科學家弗洛指出，如果類似情況從現在開始延續到2100年，全球氣溫將平均降低0.3℃。他還預言，在2009年到2010年期間，歐洲將出現異常寒冷的冬季。實際情況果真如此，弗洛的研究結論得到了廣泛支持。

　　那麼太陽活動是如何影響地球氣候的呢?美國女天文學家迪克帕蒂根據大量空間和地面望遠鏡觀測結果提出，太陽上有兩個氣體輸運帶，它們是在太陽表面內外穿越的無限循環的物質和磁場。太陽輸運帶類