對于太陽的真實力量你知之甚少

閆小娟 韓大洋

【編者按】1989年3月13日晚11點，加拿大整個魁北克省的供電網絡全部癱瘓，600萬人在漆黑而寒冷的冬夜里，度過了惶恐的9個多小時，事后人們才知道，災難的元兇就是太陽風暴。太陽，這個距地球1.5億千米的巨大火球，只是內部一點點騷動，表面泛起了一點點波瀾，就給遙遠地球上的無辜人類帶來這個驚心動魄的夜晚。

太陽及其大氣結構

和地球相比，太陽好比是個大西瓜，地球就像一顆小小的芝麻。太陽的質量相當于33萬個地球的質量，它每秒鐘都在減少，而且減少的數量巨大—每秒損失550萬噸的質量。這些損失的質量變成了光和熱，使地球上的生物繁衍生息，它以這樣的姿態在宇宙中光芒四射地存在了約50億年，而且還能這樣照耀我們50億年。

?太陽損失的質量變成了光和熱，使地球上的生物繁衍生息

太陽是一個劇烈活動的天體，這個圓形的火球表面可分為很多層。我們平常用肉眼看到的、發光的那部分是光球層，是溫度最低的一層，大約為6000℃。太陽黑子就是在光球層上發生的一種太陽活動。太陽黑子是太陽表面一種熾熱氣體的巨大旋渦，溫度為4000℃左右，因為比光球層表面溫度低，所以看上去像一些深暗色的斑點，就像臉上長的黑痣。再往外是肉眼看不到的色球層，在這個地方，太陽的溫度突然升高。日珥就是在色球層上產生的一種非常強烈的太陽活動，像是太陽面的“耳環”一樣，因此也稱“太陽的耳朵”。色球層再往外是上百萬度高溫的日冕層，日冕是太陽大氣的最外層。日冕只有在日全食時才能用肉眼看到，其形狀隨太陽活動大小而變化。

太陽風暴來襲

太陽發出的能量除了光和熱，還有一種能量叫太陽風。太陽風是太陽噴射出來的帶電粒子流，充盈著整個太陽系。地球浸泡在太陽風中，因此太陽上出現爆發活動，地球就有可能遭受到太陽風暴的襲擊，襲擊一共會持續三輪。而太陽風暴因其強弱和性質各異，到達地球的時間有先有后，造成的影響也大不相同。

第一輪襲擊是太陽耀斑發射出的電磁輻射，激增的X射線、紫外射線、射電波等電磁輻射以每秒30萬千米的速度，8分鐘左右就可以到達地球。這些輻射直接進入地球大氣，影響地球的通信與定位系統。

第二輪攻擊是隨后而至的高能帶電粒子流，這些粒子的速度接近光速，會在太陽爆發以后大約幾十分鐘到十幾小時內到達地球附近的空間，從而使衛星運行的環境變得惡劣，并導致兩極地區通信環境急劇變化，正在極區飛行的飛機將受到超正常劑量的輻射。

第三輪攻擊是日冕上拋射出來的物質，以每秒幾百千米到2000千米以上的速度撲向地球，大約需要花費2～4天的時間到達。它們通過行星際空間吹到地球和地球系統相互作用，引起地球空間系統的結構、形態、動力學過程發生復雜而劇烈的變化，并導致地球空間的電磁、粒子、中性大氣等條件發生急劇變化，給在這個空間領域里運行的各種技術系統造成重大損害。

太陽風暴對地球的影響

不過，并不是每一次太陽風暴都會影響地球。太陽風暴發生在太陽的不同部位，有的直指地球，但更多指向地球以外別的地方，而且在它吹向地球的過程中，通過與復雜的行星際空間結構的相互作用，也會發生偏轉，造成太陽風暴運動方向改變。

當太陽爆發的物質和能量朝向地球時，就有可能引起地球空間環境的擾動—相當于在地球附近爆炸數顆400萬噸TNT當量的氫彈。如2003年11月的太陽劇烈爆發事件，從10月底到11月初，一系列大的太陽活動引發了第23太陽活動周內最強烈的空間天氣事件，惡劣的空間天氣給業務衛星、通信、導航、地面電力系統帶來了一系列破壞，造成了嚴重的經濟損失。在這次空間天氣事件中，大量衛星發生故障、數據丟失，25顆衛星需要地面操作干預，日本EOS衛星丟失，英美多個航班被迫改變航線，全球短波通信中斷，超視距雷達和民航通信出現故障，GPS導航系統發生故障，瑞典電網中斷1小時，中國北方短波通信受到嚴重干擾。

?地球浸泡在太陽風中

?太陽耀斑發出的電磁輻射影響地球的通信與定位系統

?太陽風暴襲擊地球

太陽風暴對人類的影響是高科技時代的“富貴病”。由于當前人類高技術的利用都與電磁現象有關，所以太陽活動最重要的損害，主要體現在高技術系統上，也就是說越先進的技術系統就越會受影響。作為一個越來越依靠空間技術的時代，空間天氣對人類的危害越來越明顯，并在航天、航空、通信、導航、能源、管網等各種行業和層面上體現出來。人們逐漸意識到，空間天氣災害已經開始成為危害經濟社會和國防安全的眾多氣象災害之一。

應對空間天氣災害

太陽風暴的攻擊力很大，我們需要對它有正確的認知，才能及時應對空間天氣災害。現在，我們已經具備了天地一體化的空間天氣監測能力，24小時不間斷地監視著太陽的一舉一動，在它要“搞事情”之前，通過分析監測數據、運用模型計算、經驗預報會商，對未來3天、一周甚至是27天后的太陽爆發活動作出預報和判斷，提前發布預警信息，提醒航天、航空、通信、導航等部門及時做好應對措施。另外，“神舟”飛船發射、航天員出艙行走、“嫦娥”探月飛行等一系列國家重大航天活動，也都離不開空間天氣保障服務。

太陽風暴的無窮奧秘有待我們去破解！應對空間天氣災害，有無盡的發展機遇等待我們去把握！

?惡劣的空間天氣會破壞地面電力系統