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太阳风暴来袭将致地球灾难性停电 恢复或需十年

http://www.kexue.com 2012-07-06 10:38:14 大公报  发表评论

  太阳超级风暴是一种巨大的电磁爆发现象,可将数十亿吨的带电粒子喷向地球,卡林顿观测到的耀斑就是一场太阳超级风暴的先兆。当不可见的粒子巨浪与地球磁场发生撞击时,引起电报线路中电流激增,几处电报通讯站因此运行中断,而其他地方的电报员却发现,他们可以切断电报机的电池供电,单靠地磁感应的电流继续工作。波士顿的一名电报员向缅因州波特兰市的同行发电报说:“现在我们用的完全是北极光产生的电流,你那边接收效果怎么样?”“比用电池好得多。”波特兰方面回答道。

  换做是今天的通信、电力系统的操作员,绝不会那么愉快乐观。迄今为止再没有发生过威力与1859年相当的太阳超级风暴,所以我们很难计算,在如今这个电路四通八达的世界中,如果来一场规模近似的太阳风暴,破坏将达到什么程度。在这个问题上,加拿大魁北克省1989年3月13日的停电事故可以作为参照。当时,一次强度约为“卡林顿级”三分之二的太阳风暴,在不到两分钟的时间里,致使六百多万用户的供电网瘫痪。如果是一场卡林顿级的风暴,其毁坏的变压器会比电力公司的备用变压器还多,而制造、安装新变压器需要数月时间,在这期间,有上百万人得不到照明、饮用水、污水处理、供热、空调、燃料、电话以及无法常温保质的食品和药物。美国国家科学院最近的一项报告中估计,如上所述的太阳风暴可造成的经济损失相当于二十场卡特里娜级别的飓风,仅灾后第一年就达一到两万亿美元,而受损的各项事业需要十年才能恢复。

  洛克希德·马丁公司太阳和天体物理学实验室(位于加利福尼亚州帕洛阿尔托)的卡雷尔·斯赫雷弗无奈地表示:“我们至多只能提前几天预测到太阳的活动。”预计太阳活动的高峰期将从今年开始,因此各地的太空天气监测中心纷纷增加了工作人员,希望事态朝最好的方向发展。斯赫雷弗说:“我们正在尽量了解太空天气对社会有何影响及其产生危害的程度。一旦发现重大的威胁,我们就有义务做好应对的准备,否则后果将不堪设想。”
    我们对太阳再熟悉不过了——每个晴朗的日子都能看到,但它也至为陌生。透过太阳望远镜看去,我们司空见惯的金色圆盘成了一个变动不居的奇境,大得可以吞掉行星的日珥如同发光水母般跃入黑色的太空,蜿蜒盘旋数小时或数天,终究仍回到太阳表面,仿佛被某种看不见的力量牵绊着。

  正是如此。太阳的构成不是固体、液体,也不是气体,而是等离子体,即“物质的第四态”:原子在高温下被剥夺了电子,直至质子裸露出来。这些带电粒子使太阳成为优秀的导体,其导电性能远超铜线。太阳还聚满了磁场,其中大部分“埋藏”于太阳巨大的内部,但仍有一些直径与地球相当的磁场管道会以黑子的形式出现在太阳表面。这种磁场性质决定着太阳大气内的粒子运动轨迹,并驱动太阳风,每秒钟喷出上百万吨的等离子体,射速达每秒700公里。

  所有这些活动产生的原因,就在于太阳这颗寻常恒星所具有的复杂非凡的构造。太阳核心是一个密度为黄金的六倍、温度高达1500万摄氏度的等离子球体,每秒钟有7亿吨质子聚变为氦核,所释放的能量相当于100亿枚氢弹爆炸。太阳核心会缓慢律动,在聚变加速时扩张,聚变减弱时收缩。除了这种缓慢而深沉的“心跳”,还有其他无数的脉动节奏与之交叠,比如周期为11年的太阳黑子。有些太阳活动的周期要跨越多个世纪。
   
  高能光子从太阳内部穿越由密集的离子和电子形成的“迷宫”来到表层,将核心聚变产生的能量带到外部。这个辐射区的物质密度极大,以至光子需要用10万年以上的时间才能逃逸到外围的对流层,这一段穿越占了从太阳中心到太阳表面之距离的70%。再过大约一个月,光子进入光球层——这一层才是我们日常所见的部分。从光球层出发,光子只需要8分钟即可到达地球,成为普照万物的阳光。

  太阳这巨大的热核反应炉当然会产生大量噪音。美国科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的马克·米施说:“太阳的鸣响就像一口发出上百万种音调的钟。”这些声音会使太阳表面泛起波纹,而科学家通过研究波纹来确定太阳对流层深处的物质流动情况,这就是“日震学”。

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