專家：太陽風暴是高技術時代的一種富貴病

馮琦編制（新華社發）

美國航天局公佈的由衛星拍攝的8月9日太陽活動照片。

　　人民圖片

8月1日爆發、8月4日到達的太陽風暴影響地球示意圖。 人民圖片

　　8月上旬，距地球1.49億公里之外的太陽耀斑等爆發，引發了一場太陽風暴，也在地球高緯度地區上演了一場瑰麗的極光之舞。地球照舊安然無恙，但諸如“太陽風暴將正面‘擊中’地球”、“人類將重回黑暗時代”等報道，卻引起廣泛關注。

　　看似來勢洶洶的太陽風暴，究竟只是一場瞬間即逝的“美麗焰火”，還是猙獰未露的“黑暗使者”？不久的未來會爆發超級太陽風暴嗎？記者採訪了有關專家。

　　從現在起到2015年前後，太陽將越來越活躍

　　“太陽風暴並不是一個科學術語，只是一種通俗的説法。”國家天文台中科院太陽活動重點實驗室主任顏毅華研究員從專業角度解釋了太陽風暴的形成，“在黑子活動高峰階段，太陽會産生一系列劇烈的爆發活動，比如太陽耀斑、日冕物質拋射等。這個過程太陽會向四面八方釋放出大量帶電粒子，並形成高速粒子流。這其中，那些撞上地球並對地球空間環境造成危害影響的活動就叫太陽風暴。”

　　“太陽風暴與太陽黑子和太陽的能量釋放密切相關，要想認識太陽風暴，要先弄明白三個概念，什麼是太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射。”顏毅華解釋説，太陽黑子是一種形象的叫法，由於太陽磁力線管與太陽表面相交，磁力線束縛使得管內的物質較周圍溫度為低，呈現出顏色較暗的黑點，太陽黑子因此得名。

　　太陽黑子數量的平均變化週期約為11年，稱為太陽活動週期，每個週期的太陽黑子分佈圖又被形象地稱為“蝴蝶圖”（若以黑子出現的緯度為縱坐標，以時間為橫坐標，所繪製的黑子分佈圖形似蝴蝶，故名）。顏毅華介紹説，上一個太陽活動週期從1996年開始到2009年結束，持續了13年。“太陽已經進入了新的活動週期，從現在起到2015年前後，太陽將越來越活躍。”

　　耀斑和日冕物質拋射是太陽活動的重要表現，是太陽風暴的源頭。太陽耀斑是太陽表面局部區域突然和大規模的能量釋放過程，一個大的耀斑可發射高達10的25次方焦耳的能量，相當於全世界每個人“挨”一顆氫彈，或者是1000萬座火山同時噴發的能量。

　　日冕物質拋射則是太陽日冕中的物質向外噴射的現象。大的日冕物質拋射可將上百億噸物質加速到每秒幾百甚至上千公里，最快可達每秒2000多公里，這個速度相當於空客380飛機最高速度的7000多倍。

　　“耀斑和日冕物質拋射噴發的物質和能量雖然絕大部分消散在太空中，但是還是會有少量衝撞地球，這會給我們居住的藍色星球的空間環境帶來影響”，顏毅華説，“這種影響究竟有多大，具體情況不同，影響大小也很不相同。”

　　歷史上少有太陽活動造成重大災害記載，太陽風暴逐漸成為“電子時代富貴病”

　　儘管太陽活動週期僅為11年，但即使如此頻繁的太陽活動，歷史上卻少有其造成重大災害的記載。不過，近一個世紀以來，太陽風暴對人類生活的影響正變得越來越大，甚至經常有很多人將太陽風暴與所謂“末日論”聯絡在一起。

　　兩百年前，隨著人類進入電力時代，太陽風暴的威脅也相伴而來。歷史上曾發生多次嚴重的太陽風暴事件，其中1859年發生的“卡林頓事件”是歷史記錄中最大規模的，堪稱“超級太陽風暴”。強烈的地磁效應使得剛剛形成的電報網絡陷入癱瘓。20世紀迄今對人類影響最嚴重的太陽風暴發生在1989年，在90秒內燒燬1萬多個變壓器，致使加拿大魁北克省電力中斷9小時。

　　“可以説，太陽風暴是我們高技術時代的一種富貴病。”顏毅華説，隨著電子時代的來臨，我們的生活越來越多地與電力、衛星通訊聯絡在一起，對地球空間環境的依賴越來越深，太陽風暴的影響自然就顯現出來了。

　　太陽風暴最直接的危害，就是對太空中航天器的威脅。強烈的太陽風暴可能會造成衛星芯片擊穿、控制紊亂，甚至使航天器的軌道偏離，幾乎每次大的太陽風暴過後都會有衛星損壞的報告。而且，太陽風暴的劇烈輻射還會對宇航員的健康構成嚴重威脅。

　　此外，太陽風暴的大量帶電粒子掠過地球，一方面會使地球電磁場發生變化，引起地磁暴、電離層暴，並影響無線電通訊特別是短波通訊，並進一步波及航空運輸以及衛星導航裝置等。另一方面，太陽風暴還會對高緯度地區地面的電力網、長距離管道感應出強大電勢，造成電網過載、管道腐蝕，影響輸電、輸油、輸氣管線系統的安全。

　　顏毅華認為，太陽活動對氣候生態的長期影響是肯定的，但具體作用機制尚不清楚。目前尚無證據表明，太陽風暴與天氣、地震、物種滅絕有直接關係。

　　太陽“打噴嚏”，地球不一定會“感冒”

　　風暴已過，但留給人們思考的問題不少。為什麼最近這次太陽風暴是“雨點小雷聲大”，一些科學家預測與實際影響相距甚遠？不久的未來會不會發生某些人預測的“世紀超級太陽風暴”？

　　“用一個形象的説法就是，並不是太陽一‘打噴嚏’，地球就會‘感冒’。”顏毅華介紹説，並不是每一個太陽耀斑、日冕物質拋射都會對地球造成影響，它們爆發的方向是否正對地球、太陽風暴到達地球後所剩能量有多大，這些都是考量的重要因素。而且，有地球磁層的保護，太陽風暴對人類生活的影響會大大降低。“這好比人體的免疫系統，保護著人體健康。只有攜帶與地球磁場極性相反磁力線的日冕物質拋射才會割斷地球磁力線，撕裂地球磁層進入地球”。

　　“另一方面，這次爆發的只是一次C級耀斑，屬於弱耀斑，對地球的威脅有限。”顏毅華告訴記者，耀斑通常可分成A、B、C、M、X五個級別，每個級別中又可劃分10個等級。一般地球上觀測到的弱耀斑是C級，M級是主要大耀斑，而X級則是極大耀斑。“在每個太陽活動高峰期，一般會産生10個左右X9級以上的極大耀斑。”

　　針對美國航空航天局發出的“2013年前後，一場大規模的太陽風暴將以前所未有的能量衝擊地球”的警告，顏毅華介紹説，“所謂的卡林頓事件似的‘超級太陽風暴’屬於極小概率事件”。之所以會有這種警告，原因在於太陽活動週期每11年達到峰值，預計2013年太陽黑子出現的數量為最多達到峰值，於是太陽風暴發生的機會就多。公眾沒必要産生恐慌，當然科學家們也肯定不會掉以輕心。

　　還不能準確預測太陽風暴，可通過監測預報影響地球時間和力度

　　“目前，人類還不能準確預測太陽風暴的發生，但是通過監測太陽的活動，我們完全可以像預報颱風登陸一樣，預測太陽風暴對地球的影響時間和力度。”顏毅華説，如果是耀斑活動，從太陽耀斑産生到地球上觀測到耀斑活動，大約需要8分鐘的時間。而太陽風暴中産生的高能粒子到達地球大概需要半個小時。另外，日冕拋射出的帶電粒子到達地球的時間為數十小時。

　　顏毅華介紹説，“在這個時間間隔內，我們完全可以從引起耀斑的太陽磁場扭曲程度，大致判斷出即將發生的太陽風暴的大小。如果是日冕物質拋射活動，那它一般需要半天至三四天才能到達地球進而影響地球磁場。我們可以通過監測太陽的活動發出預警，從而採取主動的防禦措施，比如衛星處於收藏狀態，對磁高緯地區降低輸電線電壓或關閉電網，暫停跨越地球極區的航空服務等，躲開或減少太陽風暴對人類的危害。”

　　據介紹，我國已基本建成能夠對包括太陽磁場在內的多種物理參量進行測量的地基太陽觀測體系。國家天文臺、紫金山天文臺、雲南天文臺等有多种先進的光學、紅外、射電等波段的太陽觀測儀器，雲南天文臺一米紅外太陽塔和國家天文臺射電日像儀等新型設備也正在建設中，將可在太陽風暴監測中發揮重要作用。

　　專家指出，由於地基觀測會受到地球大氣的影響，通過航天器進行空間觀測更具有優勢。遺憾的是我國目前還沒有一顆專業的太陽物理觀測衛星運行，這限制了太陽物理研究和空間科學的發展。

　　目前，由中國科學院國家天文臺主持的“空間太陽望遠鏡”項目正在積極申報，有望建成世界上最大最先進的太陽望遠鏡，使我國監測太陽活動能力進入國際前列。

　　趙亞輝 王珪珍 劉耀輝