“风暴中心”离地球有多远

2003年下半年相继发生了2起重大天文事件,其一是8月29日凌晨的火星大冲;另一就是从10月28日开始至11月3日的太阳磁暴(或称“太阳风暴”)。这是一个半世纪以来第二次大规模喷发带电粒子流。据初步评估,此次磁暴的强度达到G9级(1989年造成加拿大魁北克省出现断电的磁暴为G5级)。此巨型带电云团与地球相遇后会产生极光现象,还会给地球上的无线电通讯及各类仪器正常工作带来干扰和麻烦,目前在轨道上运行的各类人造卫星也面临不同程度的威胁。

  何谓“太阳风暴”

  “太阳风暴”主要由太阳表面新形成的巨大黑子群释放出的气体和耀斑喷发带电粒子流所引起。“太阳风暴”以约320万千米/秒的速度向地球“吹”来。“太阳风暴”会对许多技术部门产生巨大的影响。即使是在不发达的19世纪,同样也受到了巨大的影响。在1859年发生的历史上最大的“太阳风暴”的几个小时内,美国与欧洲的电报线路同时发生短路现象,并因此引发了大量的火灾。当时,不只发生了“太阳风暴”,同时还有其他的现象发生,导致灾难巨大。正是由于这些因素综合起来,1859年的“太阳风暴”,才在人类历史上留下了浓墨重彩的一笔。

  太阳耀斑是色球层中的能量爆发,它挟带着强大的X射线、紫外线和带电粒子轰击着整个太空。在太阳最活跃的时间段里,它的威力将比相对平静期强大1000倍。首先到达地球的是X射线和紫外线,它们轰击地球上层大气,产生电离现象,低能电子包围着太空中的宇宙飞船和人造卫星,静电放射很可能损害精密电子仪器。射线袭击20分钟后,高能质子和强力质子接踵而至,它们的能量比平常的太阳风要强大几百万倍。当它的威力发挥到极至的瞬间,任何飞行在空中的物体都处于极度危险中。

  人们总是惊叹于北极美丽的极光。极光是带电粒子受到了磁场吸引后产生的现象。当北极发生极光时,罗马、哈瓦那和夏威夷的天空都被它照亮。受太阳风暴影响,美国北极光可见区域显著南移,甚至有人在得克萨斯州的埃尔帕索看到了北极光。

  “太阳风暴”也许是继“厄尔尼诺”现象之后再次让老百姓和媒体关心的自然现象。专家认为“太阳风暴”这个词在学术上是不成立的,这是在媒体上出现的一个新词汇,当然现在也已经被大家所接受,但是在理论界它涵盖了很广阔的范围,是一个整体效应,它包括X射线、射电爆发、太阳风和紫外线、耀斑、太阳质子事件和磁暴等等。

  太阳活动一般是11年一个周期,每个峰期要持续3~4年,在这个阶段太阳活动比较频繁,耀斑也比较多,到达地球的太阳风暴在非峰年一般只有一两次,而在峰年有可能高达十几次。1859年应该是历年来最严重的。“太阳风暴”有可能影响大批变压器的感应电流,严重的话变压器会被烧毁。1989年3月,加拿大魁北克省就因为“太阳风暴”,电力突然全面中断,持续时间长达9个小时。

  磁暴突袭,猝不及防

  在带电微粒云团喷发之前,太阳上先暴发辐射,经过8分钟后就已经到达了地球,此辐射传播速度达到了30万千米/秒。其势头犹如一辆迎面驶来的高速货运列车。这辆“货车”仅用19小时就跑完了从太阳到地球长达1.5亿千米的路途,抵达地球的时间比科学家们的预计提前约12个小时,是本轮太阳活动周期出现的速度最快的“太阳风暴”之一。

  据说太空气象预报目前的水平只相当于1960年的地面天气预报水平,最可靠的“太阳风暴”警告预报时间只有1个小时:当从太阳放射出的电离云经过设置在距地球150万千米的“磁层顶极光全球探测卫星”(简称IMAGE)时,我们才能得到准确的信息。此后,太阳冲击波只需1小时就越过这段对我们来说遥远之极的距离,到达地球。1个小时,要把警告信息传遍全球,实在令人有点措手不及。

  体积约为地球13倍的巨大带电微粒云团自2003年9月28日9时整(北京时间)开始从太阳表面喷发出来,并且以超过150万千米/时的速度向地球袭来,于10月29日下午抵达地球。30日凌晨再次发生太阳耀斑爆发,磁暴持续时间达到60个小时以上,为历史上罕见。11月3日凌晨至9时30分,太阳表面又发生2次耀斑,造成我国大部分地区短波通讯中断约2小时。在太阳风暴的影响下,“神舟”五号留轨舱运行高度也明显降低。

  正在太空中运行的“国际空间站”和俄罗斯的卫星最先遭到太阳风暴袭击。“国际空间站”目前处于400千米的高空,而地球的天然电磁保护带——范`艾伦带高达500~600千米。质子流不会透过此厚密的保护带,空间站配备有专门的防辐射系统。

  与“国际空间站”和俄罗斯卫星相比较,日本卫星则显得有些弱不禁风。日本通讯卫星“回声”号已成为太阳爆发历史上的第一个轨道“牺牲品”。该卫星起初传输失真信号,后来索性失去了信号,目前它已经彻底失去了工作能力。

  不过,由于不少国家的电力等部门针对本次强太阳风暴采取了相应预防措施,目前还没有大规模断电等情况发生。“国际空间站”上的两名美俄航天员也按照要求短暂撤离到了“曙光”号功能货舱尾部,以躲避太阳风暴发出的强辐射。

  地球磁层拯救了人类

  地球的辐射带分为2层,形状有点像是敲成两半儿的核桃壳。离地球较近的辐射带称为内辐射带,较远的称为外辐射带,也可以称之为内、外范`艾伦带。辐射带把地球从四面包围起来,而在两极处留下了空隙,也就是说,地球的南极和北极上空不存在辐射带。

  地球具有很强的磁场。当太阳风到达地球附近空间时,与地球的偶极磁场发生作用,把地球磁场压缩在一个固定的区域里,这个区域就叫磁层。

  磁层像一个头朝太阳的蛋形物,它的外壳叫做磁层顶。地球的磁力线被压在“壳”内。在背对着太阳的一面,壳逐渐拉长,尾端呈开放状,磁力线一直延伸到200万千米外。磁层好像一道防护墙,保护着地球上的生物免受太阳风暴的袭击。

  太阳磁暴主要影响太空

  “太阳风暴”影响比较大的地方主要是在太空。太阳耀斑的爆发会释放出大量能量、电子辐射、高能带电粒子,影响到我们的主要是带电粒子。这些带电粒子很有可能打在卫星上,甚至辐射进卫星里,这有可能使卫星得到一些错误的指令,有些错误指令会给卫星带来灭顶之灾。俄罗斯的一颗导航卫星6月8日就差点失去方向。1998年5月,美国“银河4号”卫星因受太阳风暴影响而失灵,造成北美地区80%的移动电话无法使用,金融服务陷入脱机状态,信用卡交易也被中断。

  如果是载人航天飞机的话,“太阳风暴”带来的射线辐射对航天员会带来难以估计的伤害。“太阳风暴”的强大辐射使暴露在太空中的航天员遭受的辐射剂量相当于作几百次X射线胸部透视。

  太阳磁暴对人体的危害尚无定论

  根据物理定律,磁暴将会对延展性电流导体和通讯线路产生很大影响,因为磁暴强度取决于导体的长度和体积。但是对人类来说就不可同日而语,磁暴对人体的影响不会取决于人个头的高矮和腰围的大小。在正常的地磁环境下,大气层是人体最好的防护墙,大气层对人体的保护作用等同于数米厚的混凝土墙壁。

  但是,医学专家还建议人们,尤其是患有心血管疾病的人,应该更加关注自己的健康,还应该恪守医嘱。人体器官对弱磁场做出的反应就是血液成分发生变化。当出现弱磁场时,人的血液会变得更稠而流动缓慢。当然,这时候机体供氧和其他营养物质的活动也就减弱。健康人可通过机体自身调节做出自然补偿性反应,而老年人或病人则会出现头痛、萎靡不振及一些过敏性症候。那些患有心脏病、心血管疾病和超重的人群应该多加小心。据统计表明,磁暴发生时,心肌梗死发病率会提高3倍,中风发病率会提高2倍,心绞痛发病率会提高1.5倍。

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