2013年超級太陽風暴重創地球? (三)

高可達每秒3200千米。在擾動太陽風中，有一種來自日冕物質拋射(CME)，也是太陽大氣里的一種爆發活動，發生在太陽最外層大氣——日冕上，是從日冕向外拋射物質。一次巨大的CME拋射的物質可達到180億噸。CME一般是獨立產生的，有時也和耀斑共生，有趣的是它還能在行星際空間產生。

　　太陽風「吹」到地球，將擾亂地球的磁層。地磁層是地球周圍的—個保護層，—個看不見、摸不著的巨大磁化區域，是太陽高能帶電粒子的天然屏障，正因為有了這道屏障我們才能安安穩穩地生活在地球上。地磁層的外邊緣與行星際交界的地方叫「磁層頂」。在地磁南、北極上方的磁層頂形狀像漏斗，它允許少量太陽風帶電粒子「漏」進磁層，在地球附近沿磁力線繞圈子。同時向地球兩極沉降，在沉降過程中與地球高層大氣發生碰撞，發出燦爛的光芒，這就是極光。由於這些粒子只向地球兩極沉降，所以極光一般只出現在兩極地區上空，但在大量帶電粒子「漏」進磁層的情況下，地球的中、低緯地區上空也有可能出現極光。

　　一般情況下，太陽風把地球向陽面磁層向里壓縮，背陽面磁層向外拉伸形成長長的磁尾，磁層本身則巋然不動。當磁層受到擾動時，磁層防禦太陽風的能力會削弱，讓高能帶電粒子進入磁層。一般的擾動稱為「磁層擾動」，強烈的擾動稱為「磁暴」。在磁暴期間，磁層失去防禦能力，高能帶電粒子便—擁而上，來到地球附近，產生各種效應，製造多種破壞：當太陽風掠過地球時將使電磁場發生變化，引起地磁暴、電離層暴，影響通信特別是短波通信；對地面電力網、管道發送強大感生電流，影響輸電、輸油、輸氣管等系統的安全，甚至造成管道爆炸；影響衛星在太空中的正常運行，破壞衛星上的儀器設備；大劑量輻射引起人體免疫力下降，造成病變、情緒波動，間接導致車禍等事故發生；使氣溫升高，致使生態環境失去平衡。

　　名詞解釋

　　太陽組成太陽由太陽大氣和太陽內部兩部分組成，太陽大氣分為三層，由里到外分別是光球、色球和日冕，日冕又分為內冕和外冕。內冕是真正的太陽大氣，外冕實際上是太陽大氣向外延伸的部分。太陽內部位於光球裡面，這裡溫度很高，壓力很大，時刻進行著由氫轉變成氦的熱核過程，產生大量能量。太陽內部產生的能量由磁場輸運到太陽大氣里，供太陽活動和向外輻射。

　　太陽活動發生在太陽各層大氣里的各種活動的總稱，包括黑子、耀斑、譜斑、日珥和日冕物質拋射等。黑子產生在光球，耀斑和譜斑出現在色球，日珥和日冕物質拋射是日冕的活動現象。各種太陽活動之間有聯繫，但它們常常是獨立出現的。

　　黑子周期日面上黑子數目和黑子群的面積都呈現由小變大和由大變小的過程。黑子數和黑子群的面積由極大－極小－極大所需的時間叫做黑子活動周期，約為11年。後來發現，這也是太陽活動周期。

　　太陽活動極大是指在一個太陽活動周期內太陽活動最頻繁的年份。

　　太陽活動極小是指在一個太陽活動周期內太陽活動最不活躍的年份。

　　磁暴的破壞

　　地球磁層又叫地磁層或磁層，是地球的保護傘，有了磁層，我們才能安全地生活在地球這個宇宙綠洲上。如果沒有磁層，一旦發生磁暴，我們將受到以下一系列的破壞和傷害：

　　生物系統　越來越多的證據表明，地磁場變化會影響生物系統，比如在地磁暴期間信鴿的導航能力會下降。信鴿、海豚和鯨等遷徙動物的體內都有「生物羅盤」，即包裹在束神經細胞里的礦物磁場。　「生物羅盤」使信鴿等遷徙動物擁有種叫做「磁接收」的能力。在磁暴期間，地磁場被擾亂，這些動物的磁接收能力就會減低甚至喪失，導致其導航能力下降。研究表明，人類在身體緊張時，其生物學系統也可能對地磁場起伏有響應。

　　通信系統　許多通信系統利用電離層把無線電信號反射到遠方。電離層暴能影響一切緯度的無線電通信，一些無線電頻率被吸收，另一些則被反射，導致信號快速漲落和出現意想不到的傳播路線。太陽活動對電視和商業無線電網的影響較小，但在地面對空間、船舶對岸上方面，常使短波廣播和業餘無線電愛好者使用的頻率受到騷擾。利用HF波段的無線電工作者可依靠太陽和地磁的警報，保持其通信線路正常運行，但一些軍事探測系統和電報系統，則受到太陽活動的較大影響，主要如下：

　　——受太陽活動影響的軍事探測或早期預警系統。包括：依靠從電離層彈回的信號在遠距離上探測飛行器和遠程導彈發射的超視距雷達，它們在地磁暴期間可能受無線電紊亂的嚴厲束縛；利用潛艇磁標識作輸入定位的潛艇探測系統，它們在地磁暴期間可能輸入假信號和錯誤信號。

　　——電報系統。以前的電報使用一根數千米長的金屬線作為數據傳輸線，使用大地作為返回線，用電池提供直流電源。這樣的線路容易受環流造成的漲落影響，當電池極性減弱或者加上過強的或假的信號時，地磁暴感應的電壓與電流可導致信號減弱。操作員在這種情況下甚至切斷電池電源，依靠感應電流作為電源。在極端情況下感應電流很高，會造成接收端爆裂起火、操作人員遭電擊等惡性事件。地磁暴還會影響長途電話線，包括海底電纜(光纖電話線除外)。地磁暴對通信衛星的破壞是擾亂地球與空間的電話、電視、無線電和互聯網。

　　導航系統　當太陽活動妨礙信號傳播時，對GPS和遠程導航系統造成不利影響。

　　衛星　地磁暴和太陽紫外輻射增強使地球上層大氣加熱，造成空氣膨脹，當熱空氣上升時，遠在1000千米遠的衛星軌道上的空氣密度會顯著增加，從而增加空間對衛星的阻力，造成衛星速度減慢和下落，最後在空氣中燒毀。較強的太陽活動曾造成美國的「天空實驗室」空間站過早地再入地球大氣層。在1989年3月發生的巨大磁暴期間，有4顆美國海軍導航衛星離開服務軌道長達一個多星期，美國航天司令部還公布了受影響的1000多個飛行器新的軌道數。同年12月，著名的「太陽峰年衛星」也跑出了軌道。

　　地質考察　地質學家在研究石油、天然氣和其他礦床時，常利用地磁場作為標識來確定地下岩石的結構，這種研究大多只能在地磁場靜止時進行，因為這樣才能真正探測到磁場標識，但也有一些研究只能在地磁暴期間進行，因為這時地下電流能幫助研究人員觀測地球表面以下石油或礦物的結構。由於這些原因，許多研究者利用地磁警報和預報來安排他們的測量活動。

　　電網　當磁場相對於附近導體(如金屬絲)移動時，導體中便會產生感應電流。在地磁暴期間，所有長傳輸線上都可產生感應電流。同樣的機制在電報和電話線中也有效。因此，使用數千米長傳輸線的電力系統容易遭到感應電流的破壞。在這方面，中國、北美和澳大利亞尤其要注意。歐洲電網應用較短的電纜，受這種效應的影響小得多。

　　管道　快速起伏的地磁場可在管道里產生地磁感應電流，造成許多問題，如在管道里流動的物質發送錯誤的流動信息，使管道的腐蝕率急劇增加，等等。如果在磁暴期間不正確地使電流平衡，腐蝕率可能一次次增加。因此，管道管理者應收聽空間