毀滅性的太陽風暴,或許並不罕見,甚至是頻繁

2020-12-05 天文在線

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簡介：太陽持續用小型等離子噴射物，即太陽風，炮轟地球。一般而言，地球磁場可以吸收這些電子衝力，在磁場兩級產生炫目的極光。但是有時，這些太陽打出來的「噴嚏」足以強到撼動我們整個環境。據研究，被我們熟知為太陽風暴的極端太空天氣現象，比我們想像的還要頻繁。

像這樣強大的風暴足以摧毀我們的衛星和電網，而人類可能每25年就要經歷一次。

圖解：2013年6月20日晚11:15（美國東部夏季時間），太陽射出了太陽耀斑（左側），隨後噴出了穿過太陽大氣層的日冕物質。圖源：NASA Goddard

太陽不斷用稀疏的等離子束，也就是太陽風轟擊地球。通常情況下，行星的磁屏障會吸收這些帶電粒子的衝擊，並在它們湧向地球磁極時產生極為絢爛的極光。但是每隔一段時間，太陽就會打一個非常強大的「噴嚏」猛烈撞擊我們的大氣層。

圖解：2017年6月25日拍攝於國際空間站的綠色極光 圖源：NASA

這些嚴重的太空天氣事件（被稱為太陽風暴）壓縮了地球的磁屏障，釋放大量的能量致盲衛星，破壞了無線電訊號並使整個城市陷入電力中斷。發表在《地球物理研究快報》的一項研究表明，它們可能比我們曾經預想的更加普遍。

在這項最新研究中，研究人員分析了一份可以追溯到1868年的地球磁場變化目錄，該目錄顯示了地磁活動的最強峰值與最嚴重的太陽風暴是同時發生的。他們發現過去150年裡有42年都發生了嚴重的太陽風暴（這些風暴可以幹擾衛星、破壞通訊系統），並且在這些年的6年裡，或是每隔25年，都發生了最為極端的風暴——造成了非常嚴重的破壞與幹擾的「超級」風暴。

圖解：2017年發生的太陽風暴 圖源：百度

「我們的研究表明，一場超級風暴的發生會比我們想的更加頻繁。」英國南極調查局的一位太空天氣研究員，同時也是研究的合著者理察·霍恩在一份聲明中說，「不要被統計數據所誤導了，太陽風暴隨時都可以發生，而我們根本不知道是在何時。」

來自太陽的襲擊

對於這項新研究，研究人員參考了世界上最古老的連續地磁指數，即aa指數。

自1868年以來，該指數記錄了地球磁場的變化，這是由位於地球相對兩側的兩個研究站所觀測到的，一處在澳大利亞，另一處位於英國。每隔3個小時，各研究站的地面傳感器就會記錄磁場活動的局部變化情況。在結合每站點的日均值後，科學家們就會了解到整個星球上磁場活動的大致情況。

圖源

：NASA

由於研究學者僅僅關注過去150年裡最為極端的太陽系活動，他們就把重點放在每年記錄的地磁峰值的前5%。基於這個數據，學者們將1868年至今地磁活動最嚴重的10年進行了排列。從最活躍到最不活躍的年份分別是：1921年，1938年，2003年，1946年，1989年，1882年，1941年，1909年，1960年和1958年。

毫不奇怪的是，大多數年份都與強烈的地磁風暴的發生有著莫大的聯繫。

英國華威大學的天體物理學教授，主要研究作者桑德拉·查普曼通過電郵告知生命科學，她表示，最早的報導與發生在低緯度地區的極光（北極光）以及對電報通訊的破壞有關，隨著航空和無線電的廣泛運用，各種報導集中在對這些設施

的破壞情況上。

例如，根據一篇2001年發表在《大氣與日地物理學》雜誌上的報告，1921年5月發生的一場地磁風暴造成了全球範圍內的廣域無線電和電報中斷，導致了至少一名報務員的儀器著火，同時大火還點燃了他的辦公室。在比平時低得多的緯度上，人們也可以看到南北極光（在太陽風暴期間增強）。一個天文臺聲稱探測到了薩摩亞島的南極光，而該地僅位於地磁赤道以南13度。

最近的太陽風暴，例如在2003年萬聖節席捲地球的巨大耀斑，幹擾了通訊衛星並且導致其它的太空飛行器失控。1989年3月，一場巨大的太陽風暴使加拿大魁北克全省陷入了黑暗，數以百萬計的人們在長達12小時之間沒有電可以使用。

近20年內，地球都沒有遭受過一次超級太陽風暴的襲擊（雖然在2012年我們經歷了一次大規模的、有潛在性破壞影響的太陽拋射）。

自那時起，我們的世界變得更加網絡化，更為依賴衛星。查普曼說，我們還並不太了解下一場超級風暴會對社會產生什麼確切的影響。同時她又補充道，像這樣的研究會幫助科學家預測強大的太空風暴在給定年份裡襲擊地球的可能性，這樣可以更好地讓科學家們做出應對措施。

圖解：太陽風暴，日冕物質拋射，拍攝於2002年太陽活動周期的極大期 圖源：NASA

當太陽的表面有大量太陽黑子時，強有力的太陽拋射就會更加頻繁的發生。在被稱為太陽活動極大期的時期內，太陽黑子活動大約在每11年達到峰值。上一次太陽活動極大期發生在2014年。

作者： Brandon Specktor

FY: 菜頭

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