如果現在發生卡林頓事件這樣的超級太陽風,對地球會有什麼影響?

2020-12-05 優美生態環境保衛者

「卡林頓」事件指的是發生於1859年9月的一場超級太陽風暴,來自於太陽日冕層的大量高能粒子流強烈衝擊到地球的磁場。當時正好處於第一次工業革命的迅速發展時期,以「珍妮機」、「蒸汽機」等眾多工業機器的發明和應用為主要標誌,人類社會文明發展程度和速度超過了歷史上任何一個時期。當時無線通訊技術剛剛起步,比如電報系統的應用已經較為普遍,這場太陽風暴對全球電報系統造成了嚴重的危害,許多電報發射機器和信號發射塔據說都冒出了火花,以前僅在地球兩極區域出現的極光現象,一直蔓延到緯度20多度的低緯地區,這種現象在歷史記載中從未出現過。由於此次事件是由英國天文愛好者卡林頓首先發現的,因此人們將此次事件命名為「卡林頓」事件。

後來,科學家們通過研究發現,這種現象的產生歸結於太陽表面的劇烈活動,也就是太陽耀斑的爆發,由於當時工業技術發展水平的限制,如今大量現代化的電氣設備還沒有發明出來並加以應用,再加上觀測技術的不成熟,人們對這場太陽風暴危害實際所達到的程度並沒有太明顯的認知。那麼假如這樣的事件發生在當代,那麼對地球會產生什麼樣的影響呢?

首先我們來看一下太陽風暴是如何產生的。太陽風暴實際上是由太陽向外釋放的大量帶電高能粒子流所組成,由於其具有很高的運動速度,就像地球上形成的風暴一樣因而得名,只不過組成「風暴」的物質,地球上是空氣分子,而從太陽上釋放出來的主要是質子和電子,同時攜帶著伽馬射線、X射線、紫外線等高能射線。

從太陽的結構來看,主要可以分為兩大部分,一個是內部結構,另一個是外部結構,其中內部結構包含內核區、輻射區和對流區,這三個區共同構成了太陽的光球層。其中內核區是發生核聚變的場所,通過質子-質子的鏈式反應將氫聚變為氦,同時釋放相應的能量,這裡是太陽向外釋放光和熱的源泉,能量從內核區產生之後,通過輻射區和對流區逐級地向外釋放,在核聚變過程中產生的伽馬光子攜帶的能量,在內部輻射區和對流區中重複進行著被等離子體吸收和重新激發釋放的過程,當經過漫長的幾萬年甚至幾十萬的時間才到達太陽表面,從而以不同能級的射線方式釋放到宇宙空間中,組合成了包含伽馬射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線以及無線電波等共同組成的電磁波。

對於外部結構來說,包括色球層和日冕層,其中色球層是由等離子體所構成的強磁場區域,不過磁場的分布具有不均衡性和不穩定性,而較強磁場的區域會在一定程度上阻礙內部能量向外的傳輸,從而發生能量蓄積,在這些區域內形成溫度高於周圍的耀斑。日冕層是太陽外層的大氣層,主要組成物質是自由質子和電子,當色球層中某些區域耀斑的能量積累到一定程度之後,就會使周圍形成許多長條形或者不甚規則的暗黑區域,科學界稱之為冕洞,這裡的磁場環境屬於開放型,日冕層中的自由質子和電子這些等離子體,就會沿著這些向宇宙空間中延伸的磁力線發生劇烈運動,從而有較大機率突破太陽引力的束縛,形成高速的粒子流向外釋放,於是太陽風暴就這樣形成了。

從歷史監測數據來看,太陽風暴的形成具有一定的周期性規律,一般25年左右就會迎來一次高發期。比如,從1868年以來,波級全球的超級風暴共發生了大約42次,其中有6次對地球的衝擊非常嚴重。如果從太陽風暴的強度來看,每25年左右的周期上實際都差不多,之所以對地球的影響程度不一樣,主要原因在於太陽風暴產生的高能粒子流運動具有一定的方向性,如果地球正好處於其行進的主要方向上,那麼對地球的磁場影響將是非常明顯的。就像之前提到的卡林頓事件,以及1921年和2003年出現的超級風暴就都屬於這種情況。

幸運的是,地球擁有著一個相對穩定和適宜的磁場環境,當太陽風暴到達地球時,地球磁場會使高能粒子在洛侖茲力的作用下發生偏轉,從而很大程度上阻擋了這些高能粒子直接轟擊地球表面,在這種保護作用下,太陽風暴中的粒子一部分被反彈回宇宙空間,一部分發生偏折繞過地球,只有一小部分沿著地磁線的方向被引導至地球兩極的上空。

不過,當超級太陽風暴到達地球時,無論是帶電粒子的密度,還是所攜帶能量的強度,抑或是持續的時間都要比平常猛烈得多,對地球磁場的影響程度也要明顯加大,因此,對於在地球大氣層中上部工作各類衛星、高緯度的電網、地球通訊和導航系統、各類電子產品的正常穩定運行等都將產生重要影響,嚴重時(比如卡林頓事件那樣的超級太陽風暴直達地球)會使各類電器、通訊和導航儀器設備失靈甚至報廢,人類百年來電氣化工業和太空事業的發展將遭受重創,一夜回到「解放前」,但還遠遠未達到使地球進入「世界末日」的程度。

對於這種超級太陽風暴,我們目前能夠做到的,僅僅是從加強空間天氣預報體系建設方面著手,實施有效的提前監測和預報,根本不具備從地球磁場外部加以阻攔的源頭控制能力,也就是說只能夠採取一些關閉電器的電源、暫停衛星工作、減少電力輸送負荷等被動措施為主。

相關焦點

  • 如果「卡林頓事件」超級太陽風暴發生在今天 會迎來世界末日嗎?
    其實對於什麼是超級太陽風暴,並無精確的定義,一般指低概率、高影響的事件,經常被用作參考的就是1859年的卡林頓事件。簡單的來說,超級太陽風暴是指太陽在太陽黑子活動的高峰時產生耀斑爆發,短時間內可將大量磁化物質拋射到太空。
  • 如果「卡林頓事件」再次發生,人類有可能會迎來巨大的危機
    此次事件被稱之為卡林頓事件,也就是我們現在所稱的超級太陽風暴。在卡林頓事件發生後不久,地球的氣候變得異常惡劣,當時多個地區都出現了極晝現象,並持續了整整8天之久,而電報一類的通訊設備出現了冒火花等異常。雖然在卡林頓事件中的超級太陽風暴入侵了地球,但是並沒有造成多麼大的損失。於是有人產生了這樣的問題:如果如果「卡林頓事件」再次發生,發生在科技更加發達的現代,會產生什麼樣的影響?
  • 「卡林頓事件」是怎麼回事?如果這種事發生在現代地球會怎麼樣?
    因為太陽經常打這樣的「噴嚏」,而地球離太陽又比較近,所以理論上來講地球有較大的機率受到波及,事實上也的確是這樣,而這其中最令人印象深刻的就是著名的「卡林頓事件」了。我們先來看看「卡林頓事件」是怎麼回事。
  • 「卡林頓事件」如果再次出現,我們的地球會出現什麼狀況?
    太陽,對於我們來說是相當的重要的,我們地球上面所需要的能量大部分都是來自於太陽。如果沒有太陽,可想而知地球上面的生命,也會因為得不到光照,而枯萎甚至或者是死亡。而在我們的印象之中,太陽永遠是那麼的耀眼。
  • 「卡林頓事件」到底是什麼?為何讓人聞風喪膽?足以毀滅地球!
    太陽對於我們來說是最重要的天體了,它作為太陽系的中心源源不斷的發光發熱照亮地球,給予我們溫暖。我們不敢想像在沒有太陽之後,地球會變成怎樣的模樣。因為有了太陽的東升西落地球的公轉自轉,讓我們對時間有了明確的概念,已經形成了完整的生物鐘,就像是在我們的平時生活中,我們需要陽光給予我們溫暖,需要光能,植物也需要依靠太陽進行光合作用。
  • 太陽「發脾氣」,如果「卡林頓事件」再次出現,人類應該如何自保
    太陽發怒了,震驚科學家的卡林頓事件1859年,一個中年人在自己的私人天文臺痴迷的觀測這太陽黑子,最近太陽黑子變化有點大,他一邊自言自語,一邊目不轉睛地盯著望遠鏡。突然,太陽表面出現了幾個耀眼的亮斑,強度非常大,從來沒有出現過這種情況。是什麼原因?難道是我們的太陽「發怒」了?
  • 令人聞風喪膽的「卡林頓事件」, 若再次發生,地球將失去夜晚
    有人可能會說,如果黑夜真的消失,那麼地球就可以減少碳的排放了,因為沒有了黑夜以後,人們不必再在晚上打開燈光,由此可以節約一大筆電費。但你有所不知的是,如果沒有了黑夜,不僅全球的生物的休息睡眠都會受到影響,而且,持續的白天還會增加人們的心理負擔,影響人們的工作效率。
  • 令人聞風喪膽的「卡林頓事件」, 若再次發生, 地球將失去夜晚!
    有人可能會說,如果黑夜真的消失,那麼地球就可以減少碳的排放了,因為沒有了黑夜以後,人們不必再在晚上打開燈光,由此可以節約一大筆電費。 但你有所不知的是,如果沒有了黑夜,不僅全球的生物的休息睡眠都會受到影響,而且,持續的白天還會增加人們的心理負擔,影響人們的工作效率。
  • 發生類似卡林頓地磁暴事件的概率估計
    原文作者:David Moriña內容來源:SCIENTIFI REPORTS翻譯整理:小何何編輯排版:臨近空間的奧秘編輯組太陽活動,通過是太陽耀斑,日冕物質拋射和太陽風,強烈影響地球的磁層,引發一系列複雜現象,如地磁暴和極光。這些現象的特點是高度間歇性和動蕩的動力學,並且還與自身臨界狀態有關。
  • 「卡林頓事件」的破壞力有多大?如發生在現代,網絡將全部癱瘓
    而就在19世紀時,英國就出現了一位叫做卡林頓的天文愛好者,觀測到了一次非常強大的太陽風暴,值得慶幸的是這場太陽風暴不是發生在現代社會,如果這場太陽風暴發生現代社會,將會造成人造衛星損壞、無線通訊及輸電設備都將無法工作,這對於依賴網絡及通訊的現代人來說,這無疑就是致命打擊,那麼卡林頓究竟在觀測到了什麼呢?它的威力竟如此之強。
  • 趣味地理 | 卡林頓事件是什麼?
    011859年歷史上曾經發生過一次有記錄以來最大的一次太陽風暴,即卡林頓事件。
  • 宇宙超級風暴發生的可能性是多大?
    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。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。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。
  • 地球大小黑子正在太陽表面形成,提前看看對我們會有什麼影響
    8英寸口徑的天文望遠鏡拍攝的,在照片的左上角有個黑點,這個黑點是一個朝向地球的太陽黑子,而這個編號為AR2770的太陽黑子體積差不多和地球一樣大!黑子區域的溫度大約3000-4500度,由於其周圍區域物質溫度為5,780度左右,所以看上去顯得比較暗,黑子在太陽光球層上會發生橫越移動,並且體積會膨脹和收縮,直徑可以達到80,000公裡,因此有些時候在地球上不用望遠鏡也可以直接通過肉眼觀察到。
  • 卡靈頓事件背後,太陽活動給地球帶來什麼?
    1859年9月上旬發生了一場強烈的太陽風暴,是由業餘天文學家理察·卡林頓見證的,所以也被稱為卡林頓事件。不過要注意,這是另一位業餘觀察者理察·霍奇森觀察到的,當時他恰巧正在使用投影技術觀察太陽。現在我們都知道強烈的極光意味著太陽表面活動劇烈,當然,即使在今天,只要太陽活躍,我們都會看到極光增加的時期。儘管距離美國中西部的極地地區較遠,但我偶爾還是在北部天空中見過。但是卡靈頓事件與正常的極光活動期不同。1859年8月29日,卡林頓和霍奇森首次觀測到了太陽耀斑。
  • 卡林頓事件,是偶然還是必然?科學家的全球調查給你答案
    在1859年九月初,發生了一件改變世界的事。地球遭到了巨大太陽風暴的破壞,太陽的日冕物質拋射衝擊了地球磁層,在歷史記載中從未發生過類似情況。這次事件被稱為「卡林頓事件」,發生在技術革命的頂峰時期。它暫時地破壞了電報系統,當時我們尚還沒有特別依賴電氣技術,這起事件可能造成了嚴重破壞。沒錯,太陽風暴真的可以攪亂我們的生活。
  • 是什麼讓全球電器通信系統統統失靈?沒錯就是天空中「太陽」
    當出現日食這樣的天文奇觀人們總是趨之若鶩,新聞遍布新聞報端,一切都是好的一面但是也要看到它的另一面。科學家已經探明幾十億年後太陽會膨脹吞併地球這太遙遠我們不說它 ,說一說最近的太陽磁暴影響地球通訊的事。
  • 太陽也有暴脾氣!超級太陽風暴可能再次襲擊地球!
    對整個地球的影響那什麼是太陽風暴?仍會把地磁圈撕開一道口子對人類活動產生巨大的影響超級太陽風暴的巨大危害對於什麼是超級太陽風暴科學界沒有準確的定義一般把著名的卡林頓事件作為超級太陽風暴的強度標準1859年英國天文學家卡林頓在後院通過天文望遠鏡手繪了一張太陽爆發耀斑和黑子的畫像
  • 1859年卡林頓事件:歷史上記錄的最大磁暴事件
    1859年歷史上曾經發生過一次有記錄以來最大的一次太陽風暴,也叫卡林頓事件。1859年9月1日,早晨,卡林頓觀測太陽黑子時,發現太陽北側的一個大黑子群內突然出現了兩道極其明亮的白光,在一大群黑子附近正在形成一對明亮的月牙形的東西。他從來沒有看到過像這樣的東西。
  • 太陽磁暴來襲,地球會發生什麼?會影響生活嗎?
    網易科技訊 1月18日消息,明天一場磁暴將襲擊地球,其地磁指數為G1,雖然預警強度最低,但仍可能造成「輕微的電網波動」、「對衛星運行的較小影響」以及對遷徙動物的影響。
  • 太陽爆發12年來最強耀斑,會對我們產生什麼影響?
    表現為,在幾分鐘至幾小時內從太陽向外拋射一團日冕物質(速度一般從每秒幾十公裡到超過每秒1000公裡),使很大範圍的日冕受到擾動,從而劇烈地改變了白光日冕的宏觀形態和磁場位形。作為日冕大尺度磁場平衡遭到破壞的產物,CME破壞了太陽風的流動,產生的幹擾會影響到地球,甚至引發悲劇結果。  如果地球正好處在CME的路徑當中,拋射出來的等離子就會與地球磁場發生相互作用。