宇宙超級風暴發生的可能性是多大？

一項分析顯示：「極其強烈」宇宙超級風暴在過去150年中的42年裡都出現了，「大型」的超級風暴在150年裡總共出現了6年。這些強勁的風暴可以幹擾現代電子設備和航空器的使用，甚至中斷衛星通信系統。

太陽表面的大亮斑正在拋射一股明亮的橙色粒子流進入到太空。

太陽耀斑是太陽表面劇烈的高能輻射的短暫爆發現象。它們與太陽黑子、日冕物質拋射和其它太陽上的劇烈活動信號緊密相連，一個活動周期約為11年。一次大流量的太陽耀斑會導致帶電粒子拋向地球，從而擾亂人們現在的生活，例如中斷衛星通信和電力線路的傳輸。

圖源：美國宇航局 NASA 太陽耀斑及日冕物質拋射

日前，華威大學和英國南極勘測組的一項聯合研究運用了歷史資料來擴展科學家們之前對宇宙超級風暴可能性的評估。這些風暴可能起源於太陽耀斑，它們似乎是在太陽活動頻繁的年份裡爆炸性地噴發。太空超級風暴對人類沒有直接的傷害，因為有頭上的大氣層在保護我們，但是它們對我們現代技術有巨大的破壞。科學家們指出，超級風暴會引起停電、毀壞衛星、擾亂航空運輸、GPS信號和無線電通訊系統短暫丟失等結果。這項新工作展示了近150年裡有42年出現的「極其劇烈」宇宙超級風暴以及在近150年裡有6年出現的「大型」超級風暴。這項新工作也解釋了1859年的卡林頓事件，它是歷史記載的最強烈超級風暴事件。

這項新工作基於對地球兩極磁場記錄的分析（英國和澳大利亞）。該論文於2020年1月22日發表在《地球物理通訊》上。2020年1月29日華威大學發表的聲明中解釋道：

這一結果是用一種新方法分析的歷史數據得到的……數據是在1957年太空時代開始之前的14個太陽周期，而不是現在使用的近5個太陽周期的數據。

這項研究結果並不意味著每25年就一定會發生一場「大型」宇宙超級風暴。相反，它告訴了你任意一年中發生一場劇烈風暴的可能性。就像這篇新論文的摘要中所說的：

「我們發現平均每年有4%的機率發生至少一次或者幾次風暴，有0.7%的機率發生卡林頓級別的風暴……」

這是一個相當高的概率估計，比之前的都要高。第一作者華威大學的桑德拉·查普曼寫到：

「這些超級風暴是少有的事件，但是預估它們發生的機率是重要的部分，即為了規劃危害後可緩解的程度所需保護國家重要基礎設施。」

1859年的卡林頓風暴——人們通常稱它為卡林頓事件——是我們已知最大的宇宙超級風暴事件，大家說起宇宙風暴帶來的潛在危險時都會談及它。卡林頓事件發生在161年前，所以，它超出了這項研究日期範圍。但這此新的分析的確估算了 「卡林頓事件」需要多大振幅才和此研究包括的其它超級風暴處於同一級別。

宇宙超級風暴的一個例子——這項探究定義此次事件為「強烈」風暴，發生在1989年3月。它導致魁北克的電力傳輸系統停止了9小時。

圖源：美國宇航局 NASA 美國宇航局太陽動力學觀測站在2014年9月26日觀測大一次太陽噴發。

如果太陽噴發的物質到達地球，它們可以耗盡大氣層上方某些地方的電子而在其它地方增加電子，因此，通訊會被阻斷。

在2012年的一次日冕物質噴發時，地球勉強躲過了那次危機。一次太陽表面附近的強烈拋射通常伴隨著太陽耀斑的發生，從太陽穿過宇宙空間，於地球擦肩而過。根據衛星測量，如果它擊中地球，將引起超級風暴。

英國南極勘測組的領導人兼此篇論文的共同作者理察·霍恩寫道：

「我們的研究表明，一場超級風暴發生的頻率比我們所想像的要高。但不要被統計值誤導，超級風暴隨時可能發生，我們只是不知道什麼時候發生或者說現在我們還不能預測什麼時候發生。」

還有更多科學家們對於宇宙超級風暴的觀點：

「『（宇宙）空間天氣』被太陽活動所驅使。較小規模的風暴很常見，但偶然間發生更大規模的風暴可能會有嚴重的影響。」

圖源：美國宇航局 NASA 太陽耀斑的活動情況

監測宇宙空間天氣的一種方法是觀察地球表面磁場的變化。從太空時代（1957年）以來已在多個站點得到高質量的觀測數據。太陽大約有11年的活動周期，其每個周期活動強度和得到的數據各不相同，然而這些已經廣泛研究的數據僅覆蓋五個太陽活動周期。

如果我們想更好地預估大型太陽周期宇宙風暴發生的機率，我們需要追溯到更早的時間。aa地磁指數來自地球兩端的兩個觀測站（美國和澳大利亞），為了抵消地球本身的背景場所產生的影響。

這些數據可以追溯到14或150個太陽周期前，但是解析度低。研究人員使用aa指數前幾個百分點的年平均值，發現了一場「超強」超級風暴在150年中有42年發生（28%），而一場「大型」超級風暴在150年中有6年發生（4%）或者是每25年發生一次。

橙色的波陣面和環繞著地球代表了磁場的的藍線

磁場保護著我們的星球免受太陽粒子的侵襲。

總結：科學家用磁場數據擴展了對於150年來宇宙超級風暴發生頻率的預估。

作者: Deborah Byrd

FY: 北方以南

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