陽(yáng)光下守護(hù)人類(lèi)的“隱身人”

棉花糖

“大型耀斑，持續(xù)17分鐘，級(jí)別X2.2。”2022年4月20日中午12點(diǎn)03分，在中科院國(guó)家空間科學(xué)中心的空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心，預(yù)報(bào)員憑著多年的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，從紅紅綠綠的曲線和日面西邊緣的亮斑判斷，這次太陽(yáng)耀斑的級(jí)別非常大。大耀斑從11點(diǎn)46分出現(xiàn)，直到中午12點(diǎn)03分，屏幕上的曲線才終于緩和，亮斑也黯淡下去。

太陽(yáng)耀斑是發(fā)生在太陽(yáng)大氣局部區(qū)域的一種最劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。太陽(yáng)耀斑分為五級(jí)——A、B、C、M、X。C級(jí)以下的都是小耀斑，M級(jí)耀斑是中等耀斑，X級(jí)耀斑是大耀斑。這次X2.2級(jí)太陽(yáng)耀斑釋放的能量，相當(dāng)于幾十億顆巨型氫彈同時(shí)爆炸。

什么是太陽(yáng)耀斑

太陽(yáng)無(wú)論是內(nèi)部還是表面，都是非常不平靜的，內(nèi)部的核聚變、能量的釋放、高能粒子的碰撞，形成了“翻江倒海”之勢(shì)。如果通過(guò)專(zhuān)門(mén)的觀測(cè)儀器來(lái)觀察太陽(yáng)，在它的表面經(jīng)常會(huì)看到一些黑色的斑點(diǎn)，與周?chē)鷧^(qū)域的亮度形成了鮮明的對(duì)比，這些黑點(diǎn)就是太陽(yáng)黑子。

太陽(yáng)黑子處在太陽(yáng)的光球?qū)又希谧铀诘膮^(qū)域溫度大約為4500℃，而周?chē)墓馇驅(qū)觿t為5500℃-6500℃。由于太陽(yáng)黑子是在太陽(yáng)的大氣中形成的，雖然看上去很小，但實(shí)質(zhì)上是一種區(qū)域性的、大規(guī)模的漩渦狀氣流。黑子越多、黑子群越大，代表太陽(yáng)的活躍程度越高、太陽(yáng)活動(dòng)越復(fù)雜。

在太陽(yáng)光球?qū)又猓€存在著一個(gè)色球?qū)印Ｔ谏驅(qū)又校袝r(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的能量釋放情形，俗稱“耀斑”，在亮度急劇增大的同時(shí)，會(huì)釋放出強(qiáng)烈的輻射，除可見(jiàn)光外，還包含紫外線、X射線和伽馬射線等高能射線，以及紅外線、沖擊波、高能粒子流，這些噴出的強(qiáng)烈輻射，特別是高能帶電粒子流，一旦到達(dá)地球，會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生不同程度的影響。

太陽(yáng)耀斑給地球帶來(lái)的影響

耀斑從太陽(yáng)上層大氣中噴出大量磁化的等離子體，在抵達(dá)地球時(shí)會(huì)率先與地球的磁場(chǎng)發(fā)生作用。在地球磁場(chǎng)的“引導(dǎo)”下，大部分帶電等離子體會(huì)沿著磁力線的方向被傳輸?shù)降厍虻膬蓸O上空，與那里的高空大氣分子產(chǎn)生作用，從而發(fā)生地磁暴，引發(fā)絢爛的極光出現(xiàn)。

而那些沒(méi)有被引導(dǎo)到兩極的高能帶電粒子則會(huì)穿透地球的磁場(chǎng)，到達(dá)低空以及地表，對(duì)GPS信號(hào)、短波廣播電臺(tái)、高頻無(wú)線電信號(hào)傳輸、航班飛行等產(chǎn)生一定程度的影響。

歷史上最嚴(yán)重的一次太陽(yáng)耀斑影響，是1859年9月2日在英國(guó)發(fā)生的“卡靈頓事件”。當(dāng)時(shí)地球上的各種電源、電器設(shè)備如遭雷擊，各種機(jī)器受影響發(fā)出異常的聲音;覆蓋歐洲和北美的電報(bào)系統(tǒng)火花四射，過(guò)載的電流使人頻遭電擊，正常通信受到了極大的破壞。耀斑還造成了長(zhǎng)達(dá)8天的惡劣空間天氣。幸好那時(shí)還沒(méi)有人造衛(wèi)星和無(wú)線電通信，否則引發(fā)的災(zāi)難會(huì)更大。

最近，太陽(yáng)不太平靜。根據(jù)對(duì)太陽(yáng)黑子的監(jiān)測(cè)和國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的預(yù)測(cè)，兩三年后，太陽(yáng)耀斑爆發(fā)將更加頻繁和劇烈。在這種情況下，人類(lèi)引以為豪的導(dǎo)航、通信技術(shù)和航空航天技術(shù)都將面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，對(duì)太陽(yáng)耀斑及其影響的預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)也越來(lái)越重要。

陽(yáng)光下的“隱形”人

為避免太陽(yáng)耀斑對(duì)地球產(chǎn)生不良影響，在耀斑發(fā)生前，人類(lèi)預(yù)報(bào)員要對(duì)太陽(yáng)黑子監(jiān)測(cè)圖像、太陽(yáng)磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)圖像等進(jìn)行詳細(xì)處理、分析，對(duì)日面黑子進(jìn)行細(xì)致研究，判斷未來(lái)一段時(shí)間爆發(fā)耀斑的概率。

對(duì)已經(jīng)發(fā)生的耀斑，人類(lèi)預(yù)報(bào)員要通過(guò)太陽(yáng)極紫外監(jiān)測(cè)圖像、太陽(yáng)X射線流量、太陽(yáng)日冕儀圖像、太陽(yáng)高能粒子流量監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，分析之后是否會(huì)伴隨有強(qiáng)烈的高能粒子噴發(fā)和日冕物質(zhì)拋射，并判斷其可能給地球帶來(lái)的影響。

“預(yù)計(jì)未來(lái)三天，太陽(yáng)活動(dòng)水平以中等為主，產(chǎn)生M級(jí)及以上級(jí)別耀斑的概率較大。地磁以平靜至微擾為主。發(fā)布日期：2022-04-21 00：30 UTC;預(yù)報(bào)員：029/021。”我國(guó)空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心網(wǎng)站，每天都會(huì)更新太陽(yáng)活動(dòng)等空間環(huán)境預(yù)報(bào)，而每個(gè)預(yù)報(bào)結(jié)尾的“預(yù)報(bào)員”處總有一串神秘?cái)?shù)字。

這些數(shù)字是什么意思呢？1992年，為服務(wù)我國(guó)載人航天工程，空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心成立。預(yù)報(bào)員的代號(hào)從001號(hào)到041號(hào)，中間是一段歷時(shí)30年的傳承。如今，空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心的預(yù)報(bào)員代號(hào)已經(jīng)排到了041。

001號(hào)預(yù)報(bào)員是空間環(huán)境研究預(yù)報(bào)專(zhuān)家龔建村。他曾與團(tuán)隊(duì)在1999年成功預(yù)報(bào)出我國(guó)第一艘載人航天試驗(yàn)飛船神舟一號(hào)發(fā)射期間的流星暴，幫神舟一號(hào)躲過(guò)了流星雨;他和團(tuán)隊(duì)還為神舟七號(hào)預(yù)測(cè)了空間地磁環(huán)境，確保了神舟七號(hào)小衛(wèi)星伴飛試驗(yàn)的順利開(kāi)展。

041號(hào)預(yù)報(bào)員則是年輕女孩石育榕。碩士畢業(yè)后，她經(jīng)過(guò)了見(jiàn)習(xí)、實(shí)習(xí)、考核等諸多環(huán)節(jié)，2021年剛剛拿到屬于自己的“041”。石育榕非常敬佩她的導(dǎo)師——009號(hào)預(yù)報(bào)員劉四清。劉四清曾與團(tuán)隊(duì)在神舟九號(hào)載人飛船發(fā)射前觀測(cè)到突然爆發(fā)的太陽(yáng)風(fēng)暴，通過(guò)精準(zhǔn)的計(jì)算，他們給工程決策者吃下了一顆“任務(wù)不變”的定心丸。石育榕決心和導(dǎo)師一樣做好本職工作。

從001號(hào)到041號(hào)，傳下來(lái)的不僅是空間天氣預(yù)報(bào)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，還有一種只有代號(hào)沒(méi)有名字的習(xí)慣。他們要主動(dòng)為航天員服務(wù)，為航天著想，心甘情愿地為航天去做事。

盡管成為“隱身”的“配角”，但是他們也有自己的堅(jiān)持。即使現(xiàn)在很多人不了解他們的工作，可隨著人類(lèi)的腳步往更遠(yuǎn)更高的深空邁進(jìn)，相信會(huì)有更多人了解，他們的工作對(duì)航天、對(duì)人類(lèi)有多么重要。

（節(jié)選自光明網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)）