太陽風(fēng)和太陽風(fēng)暴

韓吉辰

近年來，大規(guī)模的太陽風(fēng)暴多次入侵地球，在給人類帶來美麗的極光的同時，也給全球衛(wèi)星、通信、民航等領(lǐng)域造成了不良影響。每逢太陽活動極大年、太陽活動發(fā)生劇烈變化（如耀斑爆發(fā)）時，人們就可以看到比平常年更為壯觀的極光景象。在此期間，太陽風(fēng)暴隨時可能給地球人類的生產(chǎn)生活制造麻煩。

那么，什么是太陽風(fēng)暴呢？讓我們先從太陽風(fēng)談起吧！

太陽風(fēng)的秘密

你知道嗎，光輝燦爛的太陽每時每刻都在不斷地向四面吹著“風(fēng)”，最直接的證據(jù)就是彗星的尾巴總是背向太陽。開始有人推測這種情況是由于太陽光的光壓所造成的，因為物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)：照射在物體上的光，能對物體產(chǎn)生一定的壓力，這叫作光壓。那么太陽光的光壓有多大？經(jīng)過仔細測量，在距離太陽1個天文單位的位置（即地球到太陽的平均距離），在1平方米的面積上，太陽光可產(chǎn)生0.001克的壓力。

后來對于太陽的硏究不斷深入，科學(xué)家認為除了太陽光壓以外，太陽還在持續(xù)向外“吹風(fēng)”，這樣才將輕薄的彗尾“吹”向背離太陽的方向，太陽風(fēng)就是從太陽上輻射出的大量帶電粒子。

科學(xué)家利用人造衛(wèi)星和宇宙飛船等所做的觀測，完全證實了太陽風(fēng)的存在。太陽風(fēng)是來自太陽的高溫、高速、低密度的帶電粒子流，持續(xù)不斷“吹”向四面八方。太陽風(fēng)從遙遠的太陽上面吹來，經(jīng)過一億五千萬千米的距離，到達地球時速度還高達450千米/秒，因此太陽風(fēng)的能量可不能低估啊！

科學(xué)家設(shè)計出“太陽帆航天器”，專門利用太陽光壓和太陽風(fēng)作為動力，使航天器駛向茫茫宇宙。近年來，隨著微電子和材料科學(xué)的飛速發(fā)展，一直探索更快、更好、更便宜的空間飛行方式的美國國家航空航天局（NASA），重新將目光投向了太陽帆計劃，要知道，茫茫宇宙空間是一個真空世界，沒有空氣的阻力啊！實驗證明，如果開發(fā)出邊長200米、密度為每平方米1至5克的帆，許多遠距離探測將成為可能。如果帆的密度降到每平方米1.5克，太陽光和太陽風(fēng)在帆上產(chǎn)生的推力即可與太陽的引力相平衡。當(dāng)航天器到達太陽極地上方時，即可長久地在此觀察太陽的活動，這是迄今為止人類航天器從未到達的地點。如果將多個位于不同高度的航天器拍攝的太陽圖像組合起來，就可以獲得太陽的立體圖形。

太陽風(fēng)是一股高能帶電粒子流，它對于地球磁場的擾動不可忽視，因此科學(xué)家一直不斷研究觀察太陽風(fēng)的動態(tài)。而當(dāng)太陽活動高峰日寸，太陽風(fēng)的強度和速度會大大增加。在太陽黑子出現(xiàn)的高峰期，太陽表面耀斑爆發(fā)。這時，太陽噴射的大量質(zhì)子、電子、粒子和重離子等高能帶電粒子不斷沖擊地球，專家稱之為“太陽質(zhì)子事件”，也就是所謂的太陽風(fēng)暴。

太陽黑子與太陽風(fēng)暴

太陽活動高峰期的標(biāo)志，就是太陽黑子大量出現(xiàn)。黑子是太陽物質(zhì)在極高溫度下的一種劇烈運動，是一個高速巨大的旋渦狀帶電粒子氣流，速度達到每秒1000多米，是真正的太陽風(fēng)暴！因為這個過程消耗了一部分能量，所以產(chǎn)生黑子的區(qū)域溫度比周圍的平均溫度6000℃左右低一些，只有4500℃左右。小黑子的直徑為1000千米左右，大黑子直徑達10萬千米以上！

硏究觀測太陽黑子的意義十分重大，因為太陽黑子出現(xiàn)的多少標(biāo)志著太陽活動的強弱。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽黑子的變化以11年為一周期，因此把它稱為“太陽活動周期”。

太陽黑子具有極強的磁場，那么，科學(xué)家是怎么把太陽黑子磁場大小測量出來呢？這是科學(xué)史上的一個著名難題。

要知道，太陽距離我們地球極其遙遠，有一億五千萬千米，太陽極其熾熱，表面溫度達6000℃，中心的溫度更高，達1500萬℃。任何物體都根本無法接近它。要想測量太陽黑子磁場大小，必須設(shè)計一個巧妙的方法，即間接測量法。科學(xué)家就是利用了物理學(xué)的“塞曼效應(yīng)”才得出了結(jié)果。

1896年，荷蘭物理學(xué)家塞曼發(fā)現(xiàn)，如果把一個光源放在強磁場中，光源發(fā)出的光譜線會產(chǎn)生分裂，而且磁場越強，光譜線分裂的距離越大，其中有一個復(fù)雜的關(guān)系公式，這就是著名的“塞曼效應(yīng)”。這個發(fā)現(xiàn)讓塞曼獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

將這個“塞曼效應(yīng)”反過來想，如果能測量出在太陽黑子附近區(qū)域光譜線分裂的距離，不就可以根據(jù)公式計算出太陽黑子磁場的強度嗎？經(jīng)過艱苦的努力，科學(xué)家終于測量出太陽黑子的磁場，它竟然高達3000多高斯，而地球的磁場還不到1高斯。

太陽風(fēng)暴的美麗和危害

極光是太陽射出的帶電粒子與地球磁場相互作用后，在高層大氣中產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。不同元素的氣體，它們受帶電粒子和磁場作用后所發(fā)出的光顏色也不同。例如，氧元素被激后發(fā)出的是綠光和紅光，氮元素發(fā)出的是紫光，而氬元素則發(fā)藍光。所以，人們在高緯度地區(qū)會看到五彩斑斕的光線布滿天空。

太陽風(fēng)暴給地球帶來的影響很大，它可能造成衛(wèi)星通信中斷，地面電信停滯，尤其是短波通信受到的影響很大，同時還會給石油和電力輸送系統(tǒng)帶來巨大威脅，也會對民航飛機的飛行安全造成很大影響。它甚至對鴿子的定向飛行和海洋晡乳動物的方向感都有影響，使這些動物迷路。

20世紀(jì)60年代和70年代，太陽處于相對平靜期，人類不斷發(fā)射軌道器和通信衛(wèi)星，到了80年代，由于太陽周期的影響加劇，人類重新嘗到了太陽風(fēng)暴的苦頭。1984年，美國前總統(tǒng)里根訪華途中，他乘坐的空軍一號座機的通信受到長達數(shù)小時的嚴(yán)重干擾。而1989年太陽活動高峰期間，一次太陽風(fēng)暴重創(chuàng)了加拿大魁北克省的電網(wǎng)。

有的科學(xué)家還提出，太陽風(fēng)暴似乎還在影響植物的生長，它與全球農(nóng)作物的產(chǎn)量有一定的關(guān)系。另外，厄爾尼諾、拉尼娜等給地球造成巨大災(zāi)害的氣象現(xiàn)象，也與太陽風(fēng)暴有密切關(guān)系。

太陽風(fēng)暴對人咧的健康的影響

那么，太陽風(fēng)暴對人類的健康到底有沒有影響呢？科學(xué)研究證明，太陽風(fēng)暴不會對人體健康造成直接的危害。因為地球有厚厚的大氣層，有地球磁場在保護著萬物生靈。不過，受太陽風(fēng)暴的影響，大氣層內(nèi)對人類身體起保護作用的物質(zhì)會沿地球磁力線擴散到兩極，造成紫外線輻射增強，可能對室外活動的人體皮膚帶來一定傷害。

有的科學(xué)家認為，胎兒在母體生長發(fā)育的過程，需要有平穩(wěn)的生化與電磁韻律的生存環(huán)境，而當(dāng)太陽風(fēng)暴活動劇烈、耀斑發(fā)生頻繁時，會使地球磁場波動異常及氣候反常，人體生物節(jié)律也會受到干擾，胎兒的生長發(fā)育就可能受到一定的不良影響。

但是，太陽風(fēng)暴的許多秘密還沒有完全揭開，它對人類的健康在多大程度上會造成影響，似乎一直沒有定論，也頗讓人們困惑。

太陽風(fēng)和太陽風(fēng)暴這個重要課題，也等待我們長大以后參與研究，人類一定可以最后攻克這個難關(guān)！