塑造地球環境的太陽

李澤椿

春節期間熱映的科幻電影《流浪地球》，以地球在近未來將要面對的一場災難，作為故事的緣起。在這部根據中國著名科幻作家劉慈欣的同名小說改編的電影里，曾經為地球提供光明和溫暖，并且為絕大部分生命提供能量的太陽，已經耗盡了它的氫燃料，即將進入氦聚變階段，這意味著太陽的體積會急劇膨脹，吞噬掉包括地球在內的4顆類地行星。為了避免毀滅的命運，人類為地球建造了巨大的“行星發動機”，開啟了前往半人馬座α星的恒星際遠征……

盡管天文學研究告訴我們，太陽的氫聚變階段還將持續數十億年，在可以預見的未來并不會膨脹到吞噬地球的程度;但這顆占據了太陽系絕大部分質量的天體，卻在以許許多多的方式影響著我們居住的這顆星球。太陽在整個宇宙中只是一顆非常普通的恒星，地球則因為恰好處在它的“宜居帶”上，而幸運地成為孕育生命的溫床，最終演化出智慧生命，并且將文明的觸角伸向星球的各個角落;但所有這一切，很大程度上要歸功于太陽活動在大部分時間里相對和緩的恩惠。

無時無刻不在發生著的核聚變，讓太陽如同煉獄;巨量的光和熱經過1.5億千米的星際旅程，只有恰到好處的份額被地球所接收，成為蕓蕓眾生的能量之源。這種“恰到好處”往往隱藏著被忽視的另一面：即使是發生在太陽上的很微小的波動，也有可能給地球環境帶來深遠的影響。

劉慈欣的另一部名作《全頻帶阻塞干擾》，就是一個關于太陽會如何影響地球的故事。在小說中，俄羅斯遭到了外敵入侵，軍隊喪失了制電磁權，瀕臨戰敗;為了挽救危局，一座空間站主動去撞擊太陽上特定的位置，“如同沙子掉進眼睛”一樣激發出強烈的太陽風暴，使整個地球的無線電通信中斷一周，“拉平”對陣雙方的技術實力。而在現實生活中，發生在1859年的“卡林頓事件”已經讓當年的人類領教了太陽風暴的威力。幸運的是，當年的世界主要還在依靠蒸汽機、水力和畜力來運轉，因此突然增強的太陽活動雖然使全球的電報網絡癱瘓，但沒有讓人類文明陷入混亂，暫且躲過一劫。不過，今天高度計算機化的世界，還有可能抗住另一次這樣強度的災難嗎？

除去提防太陽風暴這樣的偶發事件，現代天文學和氣象學研究也致力于揭示更為常見的太陽黑子現象，是如何影響著地球的大氣活動乃至氣候。對于太陽來說，一個個因為強磁場而降溫形成的黑子區域，只是它漫長生命周期中的一瞬。但太陽黑子的活躍與沉寂，卻足以改變地球大氣接收到的能量，擾動這個驚人復雜的系統，最終導致令人驚嘆的“蝴蝶效應”：雨水多寡的變化，熱量在大氣層里流轉的方向，乃至相當長的時間尺度里的氣候變遷……

這一期的《知識就是力量》雜志將展現天文學和氣象學界的研究者們在探索太陽活動與地球氣候的相關性方面已經取得的成就，還有接下來要完成的工作。越是探索，我們就越能意識到，目前的觀察和推測很可能并非全部真相，這個領域里同樣充滿了待解的謎團。