我們都知道，大風暴會造成嚴重破壞，淹沒城市，摧毀基礎設施。但還有一個比暴風雨更令人擔憂的問題：太空天氣。如果一場巨大的太陽風暴襲擊我們，我們的技術就會被摧毀。整個星球都將陷入黑暗。
美國國家海洋和大氣管理局太空天氣預測中心主任託馬斯·伯傑告訴說：「與過去相比，我們現在更加容易受到太空天氣影響。」「如果我們今天遭遇極端事件，將很難做出反應。」
「太陽風暴」，用來描述太陽向我們發射的一系列物質，包括x射線、帶電粒子和磁化等離子體。自19世紀中期以來，一場大規模的太陽風暴還沒有襲擊過地球，但太空氣象學家非常擔心一場太陽風暴的可能性。
太陽風暴通常始於太陽耀斑——太陽表面的巨大爆炸，將能量和粒子發射到太空。小型的c級耀斑一直存在，而且強度太小，無法影響地球，而中型的m級耀斑可以產生輕微的無線電幹擾。與此同時，x級耀斑是太陽系中最大的爆炸，釋放的能量相當於10億顆氫彈的能量。這些噴發很少發生，但當它們發生時，將是一個史詩般的景象。
用現代儀器測量到的最強烈的耀斑，是發生在2003年的太陽活動高峰期。它是如此之大，以致於我們的衛星傳感器超負荷運行，它記錄了X-28型耀斑，如下圖：
太陽和日光層觀測站(SOHO)飛船在2003年捕捉到了這一壯觀的太陽耀斑儘管觀測了一個多世紀的耀斑，科學家仍然不能完全確定太陽爆發的原因。我們確實知道耀斑與太陽強大磁場的破壞有很大關係，太陽磁場在一個大約11年的太陽周期中振蕩。
「太陽風暴源於太陽表面爆發的磁性特徵，」太空氣象科學家喬·古爾曼解釋道。「我們稱這些活動區域為太陽黑子。當它們變大時，那就表明磁場正在迅速變化。而當磁場迅速變化時，這似乎是太陽活動的原因——或與之相關的原因。」
一個中型到大型的太陽耀斑會向地球發射高能輻射波——x射線和紫外線。這種輻射的能量足以把電子從原子中剝離出來。基本上，天空被一個巨大的電磁脈衝擊中。
但據伯傑說，即使是最大的耀斑也不會對人類產生太大影響。「這是一個巨大的電磁脈衝，攪亂了電離層，導致它向外擴展，」伯傑說。「但太陽耀斑確實不會損害技術。」唯一的例外是無線電。當大氣中電荷過多時，地球和軌道衛星之間的無線電信號會被阻斷。
伯傑指出：「無線電通訊有時會受到影響。「無線電廣播變得很困難。當飛機在兩極上空飛行時，它們與控制中心通信的唯一方式是在大陸上空反射高頻無線電波。但這只是暫時的困難，最多持續10分鐘到幾個小時。」
2012年3月6日，美國宇航局捕捉到x級耀斑。我們沒有一個預測太陽耀斑的好方法，而且太陽耀斑襲擊地球的速度太快，美國國家海洋和大氣管理局無法提前通知航空公司(太陽耀斑到達地球大約需要8分鐘)。
伯傑說：「我們唯一能做的就是在看到預警信號時發出警報。」「航空公司對高頻通信中的耀斑效應非常感興趣，如果真的有重大事件發生，他們會考慮停飛航班。」
帶電粒子
太陽耀斑照亮天空幾分鐘到幾小時後，一股帶電粒子流——電子和質子——抵達地球。它們轟擊磁氣圈，這是我們的磁場在地球周圍形成的一個保護層。伯傑說：「我們看到輻射水平有時會上升，這可能表明粒子正在撞擊地球軌道。」
進入地球大氣層的帶電粒子是北極光產生的原因。偶爾，大量的帶電粒子會撞擊軌道衛星並損壞它們的電子設備。粒子輻射也是人類在太空中面臨的一大風險。但總的來說，太陽粒子輻射的影響被磁氣圈和大氣所緩衝。
日冕物質拋射
當太陽耀斑爆發時，它有時會向太空發射巨大的磁化等離子體雲。這被稱為日冕物質拋射(CME)。日冕物質雲是持續最長的太陽天氣，從12小時到幾天不等。它們也是目前為止最危險的。
幸運的是，由於日冕物質雲移動緩慢，我們的太空天氣預報員有更多的時間來預測它們。通常情況下，如果發生大規模的日冕物質拋射，就可能會影響地球的重大事件。
日冕物質將幾乎直接從太陽發射出去，如果它直接向我們飛來，它將首先擊中位於距離地球約100萬英裡的美國宇航局的王牌衛星。如果這種情況真的發生了，大約還有30分鐘到一個小時的時間，才會有一團等離子雨從上空落下，與地球的磁氣圈相互作用，引發一場地磁風暴。那就是對電網的影響的時候。
藝術家對太陽風與地球磁氣圈碰撞的描繪。這在地球的上層大氣中產生了巨大的電流。根據地面的導電性，大電流可以被發電站接收並輸入電網。這是個壞消息，因為我們的電網不是為從地下發出的大量電流而設計的。
地磁風暴強度是用「擾動風暴時間」(Dst)來測量的，Dst本質上描述了日冕物質對地球磁場的震動強度。普通的風暴，會導致北極光爆發，但不會影響我們。1989年3月，嚴重的地磁風暴摧毀了魁北克省的電力。
但即使是1989年的那場風暴，與卡靈頓事件相比，也顯得微不足道。卡靈頓事件是156年前席捲地球的一場地磁風暴。當時，損害並不嚴重。但今天一場卡靈頓大小的風暴可能意味著災難。
怪物風暴
1859年9月的卡靈頓事件是以英國天文學家理察·卡靈頓的名字命名的，他親眼目睹了太陽的升起。在卡靈頓觀測之後的幾天裡，一系列強大的日冕物質拋射正面撞擊地球，點燃了遠在古巴南部的北極光。電流使電報線路通電，使技術人員感到震驚，使電報紙著火，並造成廣泛的通訊中斷。
下次卡靈頓大小的風暴來襲時，這裡的情況會變得非常糟糕。與156年前相比，人類社會現在對電力的依賴程度要高得多。今天我們有管道、輸電網絡和更多的地面導電技術。那麼，如果一個卡靈頓大小的事件襲擊了我們，會發生什麼呢？根據美國國家科學院的一份報告，現代世界的幾乎所有方面都會受到衝擊。
大型地磁暴引起的地面電流可以熔化位於電力分配系統中心的變壓器的銅繞組。如果發生這種情況，可能會導致大規模停電。由於我們的電網已經變得更加互聯互通，今天這樣的停電的影響可能會蔓延到很遠很遠的地方。
這將在多大程度上改變我們的生活？怎麼說都不為過。電燈當然會熄滅，網際網路和任何用電設備也會停止工作。在市政供水實行電子控制的地方，如大多數現代城市，廁所和汙水處理系統將停止工作。供暖和空調會失靈。易腐爛的食品和藥品將會變質。自動提款機將毫無用處等等。
其中一些影響可能持續數年，全球都會感受到。地球的整個磁場都在變化，所以整個地球都能感覺到。
我們可以肯定的是，經濟損失將是巨大的。美國國家科學院的報告估計，今天一個卡靈頓大小的太陽活動的總成本可能超過2萬億美元。
重要的是要記住，我們在這裡談論的不是一些難以置信的牽強附會，世界末日式的大災難。事實上，在2012年7月，一個巨大的日冕物質拋射(CME)穿過地球軌道，與我們擦肩而過。美國國家航空航天局的衛星捕捉到這一事件，其記錄的Dst為-1200 nT，可與卡靈頓事件相媲美。
多虧了越來越多的太空氣象觀測站，我們比20年前更有能力監測太陽活動。儘管如此，大多數太空氣象學家一致認為，如果今天有一場大規模的太陽風暴襲擊地球，我們將會陷入困境。但我們正在努力改變這一點。
與此同時，對太空天氣敏感的地球人能做些什麼呢？大多數常見的防災建議都適用。建立一個應急供應包。制定一個計劃，萬一電話壞了，和你愛的人取得聯繫。讓你的汽車油箱裡至少有一半的汽油。備用電池，或購買太陽能或手動充電器，備份您的數據。