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NASA:超强太阳风暴一旦袭击地球,人类300年科技将消失!

NASA:超强太阳风暴一旦袭击地球,人类300年科技将消失!

三体网讯(橘子汁)众所周知,肆虐的风暴能严重毁坏、侵没城市和破坏基础设施。但是,和狂风暴雨比起来还有一种更为可怕的”天气”:空间天气。如果一场巨大的太阳风暴袭击我们,我们的科技将被消灭。整个地球会陷入一片黑暗。

“在比以往任何时候都更依赖技术的当代,我们更容易受到空间天气的伤害,”托马斯·伯杰如是说,他是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的空间天气预报中心的主任。他告诉Gizmodo的记者,“如果我们受到这种极端事件的影响,那将会很难恢复。”

“太阳风暴”被用来形容太阳向我们抛掷出一堆东西,包括X射线,带电粒子,和磁化等离子体等。虽然从19世纪中叶以后,还未出现大规模的太阳风暴袭击地球,但是空间天气科学家非常担心的下一场可能的太阳风暴的来袭。

太阳耀斑

太阳风暴通常始于太阳耀斑-发生在太阳表面的巨大爆炸,会将发送能量和粒子流甩进太空。太阳表面持续产生的小型C级耀斑对地球几乎没有影响,而中等规模的M级大耀斑可产生轻微的无线电干扰,至于 X级耀斑-极大耀斑,是太阳耀斑中最大的爆炸,会释放出多达十亿氢弹当量的能量。这种耀斑喷发很少发生,但是它们出现的时候,简直是史诗般的景象。(编者注,下同:太阳耀斑由弱到强通常可分成A、B、C、M、X五个级别,每个级别又可划分10个等级。)

现代仪器监测到的最强的太阳风暴之一发生在2003年太阳活动高峰。那场太阳风暴的等级超过了当时卫星传感器的监测最大值,太阳风暴级别达到了X-28级,峰值可以冲到X-45级(X-28比X-1强烈的多,相比M-1级耀斑,更是剧烈10倍以上)。以下是那场太阳风暴的样子:

NASA:超强太阳风暴一旦袭击地球,人类300年科技将消失!

太阳和太阳风层探测器(SOHO)拍摄的史诗级太阳耀斑,2003年图片来源:ESA / NASA - SOHO

尽管一个多世纪以来对耀斑的观测从未停止,但是科学家们仍然不能完全确定是什么原因导致的太阳爆发。我们知道,太阳耀斑与太阳强磁场有密不可分的关系,太阳风暴随每11年左右的太阳活动周期重复出现。

美国航空航天局戈达德航天中心的空间天气科学家乔GURMAN解释说:“太阳风暴起源于从太阳表面喷发的磁性物质”,“我们把这些活跃的地区叫做太阳黑子。当它们规模扩大颜色加深,表明磁场正在迅速变化。磁场急剧变化似乎是造成太阳活动的原因。”

一个中型到大型的太阳耀斑向地球会发射出高能量辐射的辐射的X射线和紫外线。这种类型的强辐射能量足以将电子从原子中剥离。这正是在我们的电离层上部发生的反应。事实上,天空时时刻刻受到强电磁脉冲的打击。但据伯杰讲,即使是最强的耀斑也不会对人类造成很大的影响。“电磁脉冲对电离层造成扰动,使其膨胀的更厉害了,”伯杰说,“但太阳耀斑实际上没有对我们的科技造成伤害。”

唯一的例外是收音机。地球和轨道卫星之间的无线电信号会被充满电子的大气层阻挡干扰。

“无线电通信有时会受到影响,”伯杰说。“超视距无线电通讯变得更加困难。当飞机飞越两极时,他们与控制中心通信的唯一方式就是高频无线电波在地面上反射。但是,这个艰难的过程最多只会持续十来分钟”。

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X级耀斑,美国航天局拍摄于2012年3月6日图片来源:美国航空航天局戈达德航天中心

我们没有预测太阳耀斑的好方法,而且相对于NOAA提供给美国航空公司的预警通知的速度,它们撞击地球的速度太快。(大约只需要8分钟的阳光便能抵达地球)。

“当我们监测到太阳耀斑爆发,我们能做的唯一一件事就是发出警报,”伯杰说。“航空公司很关心耀斑在高频通信方面的影响,如果发生耀斑大爆发,他们会考虑航班停飞。”

即使你不是一家航空公司的运营者,你也很可能会放弃这一轮航班。但是,不要忘记查看美国航空航天局的太阳和太阳风层探测器传来的惊人图片。

带电粒子

太阳耀斑冲击天空几分钟到几小时后,带电粒子流-电子和质子-到达地球。它们开始轰击磁层,那是地球周围由磁场产生的保护层。“我们有时会监测到辐射级别上升,这可以表明粒子在撞击地球轨道,”伯杰说。

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带电粒子冲击地球大气层造成的北极光。图片来源:亚当·伍德沃思

偶尔,一场强烈的脉冲带电粒子流会轰击轨道卫星,造成器件损坏。粒子辐射对在空间站中的宇航员也会造成巨大的健康损害。

“我们比较担存在于国际空间站的高能粒子,”GURMAN说。“如果我们展开太空竞赛的话,这将成为一个相当重要的关注点。”

总的来说,太阳粒子辐射效应在磁层和大气层进行了缓冲,我们无需操心。但是接下来发生的事情,值得在地面上生存的你我提高警惕。

日冕物质抛射

当太阳耀斑产生时,它有时会向太空发射一团巨大的磁化等离子体云,这种现象被称为日冕物质抛射(CME)。 CME是太阳能天气中最慢的活动形式,需要12个小时甚至几天的时间抵达地球。然而它们却是迄今为止最危险的太阳活动。

下面便是日冕物质抛射的视频演示:

幸运的是,因为日冕物质抛射是较为缓慢的移动过程,我们的太空气象预报专家有足够多的时间观察研究。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)回应,当观测站看到巨大的物质抛射时,他们可以详细研究分析太阳和太阳风层探测器(SOHO)和日地关联天文台(STEREO)传回来的图像。

伯杰介绍了接下来会发生什么:“当我们观测到日冕物质抛射时会立刻发出预警信号。通常情况下,如果我们认为可能会发生一场足够冲击地球的CME,我们会发出警报。”

日冕物质抛射几乎垂直地从太阳中喷出,但是相当幸运,地球没有出现在它的抛射路径上。如果CME正对着地球抛射,最早受到影响的将会是位于地球前方大约有一百万英里,坐落在L1拉格朗日点的美国航空航天局的先进成分探测器(ACE卫星)。如果发生这种情况,在等离子物质流从太空中冲击下来之前我们会有30分钟到一个小时的缓冲时间,到来的磁化等离子体会与地球的磁层相互作用,引发磁暴。

那样你会注意到电网受到的影响。

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艺术家描绘的太阳风与地球磁层发生碰撞的景象图片来源:NASA /维基百科

“这会导致地球的高层大气产生巨大的电流,”伯杰说。“由于地面的导电性存在差异,很有可能造成大电流回升进发电站并输送到电网。”这是个坏消息,因为“我们的电网是难以承受地面瞬间传输的大电流的”。

地磁场扰动强度的衡量指数是“磁暴扰动时间”或DST(disturbance storm time)在本质上定义了CME会对地球磁场造成的影响有多大。普通磁暴,顶多会引起北极光,对我们生活的影响微乎其微,一般的DST= -50nT(nanoTesla)左右。而观测到的最糟糕的磁暴是1989年3月穿过魁北克的那场,记录下的Dst = -600 nT。

即使如此,1989年的那场太阳风暴和卡灵顿事件(156年年前发生的太阳超级风暴)比起来显得微不足道,对当时而言并没有造成严重的损害。但是,如果今天发生一场卡林顿事件大小的太阳风暴可能带来灾难。转载请注明 三体网

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