閃電只是地球自然現象?太陽也為此做出了貢獻

2020-12-06 天文在線

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

文章不僅介紹了太陽的活動對地球的影響,太陽風暴不僅對地球的天氣有大的影響,南極光和北極光都是陶陽風暴影響地球的結果,如果其風暴足夠大,則地球的電信和GPS等都會受到影響。也介紹了科學家們對著這一系列的研究。

圖 1香港附近,一場強烈的閃電風暴從雲層向大海襲來,太陽活動可能在此類雷擊中起到一定作用。圖源:d3sign/Getty Images

當你出門玩耍或是工作時,你可能從來沒有想過溫暖著我們星球的可愛又金燦燦的太陽,也是影響我們和我們的星球的事件的成因之一。的確是這樣的,如果沒有了太陽,我們也就沒有了美麗的南極光和北極光,事實上極光就是來自暴風雨的一些雷電。雷電?真的嗎?接下來讓我一起看看這怎麼回事個太陽產生的影響。

日地聯繫

太陽是一顆活躍的恆星,它有規律地發出大型噴發,被稱作太陽耀斑和日冕物質拋射,來自這些事件中的物質通過太陽風安然地離開太陽,隨後成為持續不斷的高能粒子流,也叫做電子流和中子流。當這些帶電粒子到達地球時,一些神奇的事就可以發生了。

圖 2太陽耀斑,圖源Google

首先,它們遇到了地球的磁場,地磁場通過反射地球周圍的高能粒子,來保護表層和低層大氣免受太陽風的侵擾。這些粒子和大氣的最上層相互作用,通常會產生北極和南極光,如果太陽「風暴」足夠強,我們的科技設備就會被影響——電訊、GPS衛星、電網會被擾亂甚至關閉。

圖 3日冕物質拋射,圖源Google

那閃電呢?

當這些帶電粒子有足夠的能量穿進地球大氣層的雲層形成區時,它們就能影響我們的天氣,科學家發現的證據表明,地球上的一些雷電或許是由這些通過太陽風到達地球的高能粒子所觸發形成的。他們探測到了歐洲(舉個例子)上空長達40天顯著升高的閃電率,這發生在太陽風帶來的粒子到達之後。

沒人十分確定這是怎樣運作的,但是科學家們正努力去理解這種互作。數據表明當進入的帶電粒子與大氣碰撞時,空氣的電學特性會有所改變。

圖 4太陽風和地球磁場,圖源Google

太陽活動有助於天氣預測嗎

如果你能運用太陽風預測閃電的增加,那對天氣預報員來說挺好的。既然太陽風能被飛船追蹤到,對於太陽風的提前認知可以給天氣預報員一個重要的機會,給人們警報即將到來的閃電和雷暴。

結果就是天文家們所熟知的宇宙射線——一種穿越宇宙的微小高速粒子,它們被認為參與了地球上惡劣天氣的形成。關於帶電粒子和閃電不斷的研究表明,由太陽產生的低能粒子也影響了閃電。

這和一個現象「太空天氣」有關,它被認為是由太陽造成的地磁擾動,這種擾動會影響地球上的我們和地球周圍的空間。這種新型的日地聯繫讓天文學家和天氣預報員們了解了更多關於太空天氣和地球天氣。

科學家是怎麼弄清楚的這些事的?

他們將歐洲上空閃電發生的記錄與NASA的數據進行了比較,NASA的數據來源於NASA部署在太陽與地球之間的用於測量太陽風特性的先進組合探測器,這個探測器也是NASA用於觀測空間氣象和太陽活動的觀測站之一。

在太陽風到達地球後,學者們表示,接下來的40天與太陽風來之前40天內的所經歷的321次閃電相比,平均將有422次閃電襲擊英國,他們還指出閃電率將在太陽風抵達後的12-18天達到一個頂峰。對太陽活動和地球雷暴的長期研究應該可以給科學家們提供一個有助於預測國內風暴的方法,而不僅僅是理解太陽的工具。

作者: Carolyn Collins Petersen

FY:趙丁丁

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