歐陽娜娜秀泳裝照，「回眸殺」超吸粉，我卻注意她腰圍：認真的？

近日，日本北海道的地震給當地居民的生活帶來了很大影響。對於同住在地球上的我們來說，面對喜怒無常的自然，很多時候既渺小又無力。就連光明溫暖的太陽，也並不總是溫和平靜的。

太陽風暴來了

◎撰文/亭川 支持/NASA

△在太陽的表面，每時每刻都在發生太陽耀斑、日珥爆發、日冕物質拋射等現象，當這些現象所產生的電磁波輻射、高能帶電粒子流和磁化等離子體衝擊地球的磁層，就形成了所謂的「太陽風暴」。

對於在地球上繁衍生息的人類來說，太陽是光明與溫暖的來源，但在它平靜溫和的外表下，劇烈的日冕物質拋射所形成的「太陽風暴」會以高能帶電粒子流和磁化等離子體的形式，衝擊地球的磁層，引發地球上的一系列問題，電影《2012》甚至將太陽風暴與世界末日相聯繫。太陽風暴真的有如此大的威力嗎？2012年已經到來，人類又該如何面對？

卡林頓事件

1859年9月1日，天空晴朗無雲，這個看似平凡的星期四早晨，對於當時年僅33歲的英國天文學家理察·卡林頓來說卻是刻骨銘心的。與每一個好天氣的日子一樣，理察·卡林頓按照慣例來到了他自己的天文觀測室，望遠鏡所捕捉到的太陽影像正投射在屏幕上。正當卡林頓小心翼翼地繪製著自己所觀測到的龐大太陽黑子群的時候，兩道明亮閃耀的白光突然出現在了太陽黑子群的上方，並迅速增強為腰果形的亮斑。卡林頓意識到自己觀測到的東西可能是史無前例的，於是有些慌亂的他急忙想找一位見證人來肯定自己的發現。當他和他叫來的人再次回到望遠鏡前的時候，卻發現白光已經變得像針尖一樣細小，並迅速消失。此時，是上午11點23分，離他發現白光的時間只相距5分鐘。

△太陽表面壯觀的冕雨現象。「冕雨」雖然看上去像雨，但事實上是一種具有巨大能量的等離子氣體。

次日凌晨，極光四起，就連古巴、牙買加和夏威夷這樣低緯度國家和地區都能看見本應只在北極圈附近出現的極光。雖然極光分外美麗，但隨之而來的卻是嚴重災難。美國和歐洲電報系統都出現了紊亂，四處亂竄的電火花點燃了電報紙，引發了無數火災。

這就是有記錄以來歷史上最強的一次太陽風暴。雖然在隨後的100多年裡，這樣強烈的太陽風暴再也沒有出現過，但由太陽風暴所引發的事故卻接連上演。1921年5月13日，一場巨大的太陽風暴使得紐約中央鐵路公司的信號系統完全癱瘓，不僅如此，幾乎整個歐洲的電視信號、電報系統以及海底電纜都受到了這次太陽風暴的影響。1972年8月4日，一個巨大太陽耀斑出現，美國伊利諾斯州的長途電話通信因此意外中斷。這一事件使得美國電話電報公司不得不為橫跨大西洋的電纜重新設計供電系統。1989年3月13日，一個規模相似的太陽耀斑所引發的地磁暴現象，使加拿大魁北克電力公司的發電廠陷入癱瘓，加拿大的大多數省份都停止供電，大約600萬民眾被迫在黑暗和寒冷中度過了9個多小時，強大的感應電流甚至燒壞了美國新澤西州的電力變壓器。2005年12月，另一場太陽風暴所釋放的X射線使衛星通訊和全球定位系統信號中斷了10分鐘。雖然只是短短的10分鐘，但在此期間，全球的飛機降落和船隻入港都因此停滯，由此造成的經濟損失難以估量。

△太陽風暴所引發的美麗極光在加拿大的夜空飛舞，但與此同時，電話信號的微波發射塔卻受到了太陽風暴的威脅。

事實上，這些太陽風暴的規模和強度都比1859年那場超級太陽風暴要小得多。1859年，電報才出現15年，電力系統也只是初具雛形而已。隨著科技的發展，電力在人類生活中的地位愈來愈無法替代。正因為人們對電力以及通過電力才能運轉的各種現代化設施的高度依賴，太陽風暴對人類生活的影響也達到了史無前例的高度。自2006年起，美國宇航局的科學家們就開始發出警告，聲稱下一個太陽活動高峰將會出現在2012年前後。在電影《2012》中，太陽風暴也成了導致世界末日的殺手。片中提到：「2012年，強大的太陽風暴會釋放出大量的中微子，這些中微子使得地球內核產生巨大的熱量變化，地核被這些中微子加熱並熔化，大量熔巖溢出造成大陸板塊迅速移動，帶來了劇烈的地震和火山爆發，並引發超級大海嘯，人類的『末日』由此到來。」那麼，太陽風暴真的有如此大的威力嗎？面對太陽風暴這個神秘的「殺手」，人類真的束手無策嗎？

△美國宇航局馬歇爾空間飛行中心的太陽矢量磁像儀。通過這一設備，科研人員能夠觀測到太陽磁場的變化。

神秘「殺手」

在寒冷的冬日裡，和煦的陽光就好像一雙溫暖的小手輕撫你的臉龐。但外表看似平靜溫和的太陽，卻是一個脾氣暴躁、喜怒無常的巨無霸。它的直徑長達140萬千米，雖然其主要構成成分是氫和氦，但其質量仍然佔了整個太陽系質量的99.86%。這個巨無霸的內部甚至可以塞下130多萬個地球，不僅如此，它每一秒都能釋放出相當於1000億噸TNT炸藥的能量。在太陽約6000攝氏度的表面，每時每刻都在發生劇烈的爆炸，產生太陽耀斑、日珥爆發、日冕物質拋射等現象，當這些現象所產生的電磁波輻射、高能帶電粒子流和磁化等離子體衝破了太陽的引力，向太空中噴射的時候，就形成了所謂的「太陽風暴」。

△科學家普遍認為太陽活動大約每11年為一個周期，1996年至2006年是距今最近的一個太陽活動周期。如圖所示，2001年前後的太陽活動最為劇烈。

這個神秘的「殺手」會吞沒所有阻擋它道路的星球，包括地球。雖然太陽與地球的距離整整有1.5億公裡，但這個看似非常遙遠的距離其實並不安全。事實上，地球仍處於太陽的外層大氣圈內。2011年8月18日，美國宇航局的STEREO-A太陽探測器就拍攝到了一段令人震撼的影像。太陽上的日冕物質拋射所產生的等離子體迅速膨脹，像一朵巨大的浪花，吞沒了一旁顯得分外渺小的藍色星球—— 地球。

儘管我們所居住的地球有著大氣層和磁層的保護，但太陽風暴的到來不僅會擾亂地球的磁層， 引發地磁暴現象，導致衛星和地面通信設施出現故障，而且會直接威脅在飛船外工作的太空人的安全。要知道，在科技高度發達的今天，有超過500顆衛星正環繞 著地球轉動，依靠這些衛星的運轉，我們才能正常地收看電視，使用電話和網絡。更為嚴重的是，地磁暴現象所引發的地面感應電流，會燒壞變壓器中的銅繞組，這 是所有配電系統中的核心組件。而現代的電力系統像一張巨大的網，任何破壞都會迅速升級，擴散至更大的範圍。

△太陽風暴所引發的地磁暴現象會破壞地球上的電力系統，因為強大的地面感應電流會燒壞變壓器中的銅繞組，這是所有配電系統中的核心組件。

與日共存

既然人類所居住的地球處於太陽的外層大氣圈內，我們就必須學會如何與太陽和平共處，特別是學會如何避免遭受太陽風暴的侵襲。2001年，美國宇航局發起了「與日共存」項目，希望能通過太陽探測器對太陽活動的觀測實現準確的太空天氣預報，及時對太陽風暴進行預報及預警。事實上，人類對太陽的探測自上世紀80年代就開始了。1980年2月，美國宇航局就發射了一顆名為太陽極大期任務（Solar Maximum Mission）的衛星。它的首要任務就是觀測太陽表面的太陽黑子、耀斑等活動，並測量太陽活動所釋放出的輻射量。

△2001年，美國宇航局發起了「與日共存」項目，並於2010年2月11日將「太陽動力學天文臺」（SDO）探測器送上了太空。

△工作人員正在調試「與日共存」項目的支柱——「太陽動力學天文臺」（SDO）的太陽能電池板。

在此之後，人類探日的腳步就沒有停歇過。1990年10月6日，「尤利西斯」（Ulysses）號探測器由美國「發現」號太空梭運載升空。通過「尤利西斯」號探測器對太陽兩極地區的觀測，科學家們不僅得到了太陽活動極大期和太陽活動極小期的太陽風活動的具體數據，而且發現太陽不同緯度地區所釋放的磁通量是相等的，這一結果打破了科學家們原先的判斷，為更好地預測太陽活動奠定了基礎。1994年11月1日，美國宇航局發射了「風」探測器（WIND）。一年後的12月2日，美國宇航局又與歐洲宇航局合作發射了「太陽和太陽風層探測器」（SOHO）。2006年10月26日，「日地關係天文臺」（STEREO）的兩顆衛星也順利升空，分別位於地球繞太陽公轉軌道的前方和後方，目的是在不同的角度對太陽進行立體觀測，拍攝太陽的三維圖像。

△「尤利西斯」號太陽探測器（效果圖）。該探測器利用木星的引力進入了一個能夠觀測太陽極區的軌道。在此之前，地球上的科學家們無法直接對這一地區進行觀測。

最值得一提的是於2010年2月11日發射升空的「太陽動力學天文臺」（SDO）探測器。這個探測器是美國宇航局「與日共存」項目的支柱，迄今為止，該探測器仍然是最先進的太陽活動探測器。與其他的太陽探測器相比，它能夠更快更好地提供關於太陽的綜合性科學數據，因為它的身上配備了三件「秘密武器」：太陽大氣成像儀（AIA）、極紫外成像儀（EVE）和日球層磁場觀測儀（HMI）。其中，太陽大氣成像儀由4個用以觀測太陽表面及其大氣層的望遠鏡組成。這些望遠鏡的濾鏡覆蓋了10個不同的波段，能夠展現太陽活動的關鍵部分。極紫外成像儀則能捕捉太陽所釋放的紫外線的波動。要知道太陽極紫外光的輻射對於地球高層大氣有著非常強大的直接影響，它不僅能夠使地球的高層大氣溫度升高、體積膨脹，而且擁有足以撕裂地球高層大氣中的分子和原子的強大能量。相較之下，日球層磁場觀測儀則更為神奇，這種儀器能夠通過日震學技術的應用，繪製出隱藏在太陽表面下的磁場變化。有了這三件「秘密武器」，無論是太陽表面的活動還是太陽內部的變化，都逃不過「太陽動力學天文臺」探測器的眼睛。

△「太陽動力學天文臺」（SDO）探測器被裝載到運載火箭之上，工作人員正為發射做最後的準備。

有了這些「探日明星」的幫助，科學家們就能獲得預報太空天氣的第一手資料。這些數據會被輸進數臺大型計算機系統，這些超級計算機經過複雜的運算就能模擬出一段3D影像，將太陽風暴的走向、強度形象地描繪出來，哪些行星會受到襲擊，襲擊的具體時間是什麼時候都能夠一一預報。更神奇的是，一些複雜的電腦程式還能模擬出由地磁暴引起的地面感應電流的強度，並預測出究竟哪些變壓器會遭到破壞。這樣一來，將會受到攻擊的電力網在接收到預警後，就擁有足夠的時間做好防護措施。雖然這個能夠為電力系統提供保護的「太陽盾」（Solar Shield）項目仍處於試驗階段，但這畢竟是太空天氣預報向前邁出的關鍵一步。

△2010年2月11日，「太陽動力學天文臺」（SDO）探測器發射升空。該探測器是迄今為止最先進的太陽活動探測器，但是人類探索太陽的腳步仍會不斷前進。在不久的將來，中國的「夸父計劃」會將3顆衛星送上太空，對太陽活動進行全方位的監測。

在不久的將來，中國的「夸父計劃」會將3顆衛星送上太空，其中一顆夸父A星處於地球150萬公裡日地連線上，24小時檢測太陽活動；兩顆夸父B星在地球極軌大橢圓軌道上飛行，監測太陽活動導致的地球近地空間環境的變化。屆時，中國科學家們就能夠對太陽活動進行全方位的監測，為人類太空天氣的預報發揮不可替代的力量。

△技術人員正在用黑光燈設備檢測「日地關係天文臺」（STEREO）的其中一顆衛星。

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精彩版式呈現

本文節選自《文明》2012.03月刊

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