鄭入瑞
2010年08月12日07:54
來源：《科學時報》
2010年8月1日，SDO衛星觀測到有兩個CME（日冕物質拋射）向地球方向襲來。圖片來源：NASA/SDO/AIA2012年9月22日午夜，美國紐約曼哈頓區上空將布滿五彩斑斕的光幕。幾秒鐘后，該地區所有電燈泡開始變暗並閃爍不定，接著光線在瞬間突然增強，燈泡變得異常明亮。隨后，所有電燈全部熄滅。90秒以后，整個美國東部地區都將停電……
這條帶上有述“假想”內容的消息刊登在近日英國New Scientist網站上——其依據是一份美國國家科學院在2009年1月發布的有關2012年太陽風暴的特別報告，該報告最后的結論是：這種災難極有可能會發生。
而美國宇航局的科學家日前也再次發出警告，認為太陽風暴襲擊地球的幾率非常大，希望全球作出相應的准備。科學家們認為，太陽風暴在2013年襲擊地球的幾率在不斷的攀升。
與此同時，“太陽風暴將抵達地球，或影響全球通信”。一個源自美國宇航局專家的預測也成為日前熱議焦點。但是，幸運的是，此次預計襲擊地球的太陽風暴並未帶來通訊中斷以及其他災難，但這並不能摒除未來人類將免受強磁暴襲擊的可能。
太陽風暴與磁暴並非一回事
王永福是北京大學地球與空間科學學院教授、長江學者宗秋剛的一名博士生。
王永福告訴記者，太陽風暴主要是指所謂的“日冕物質拋射事件”，是太陽的爆發活動，它的空間尺度很大，比地球大很多個量級。而地球本身是有磁場的行星，地球的磁場與太陽風相互作用，形成了一個叫做磁層的空腔，將太陽風有效地屏蔽在外面。
“當日冕物質拋射事件到達地球時，會和地球的磁層相互作用，這才會形成所謂的地磁暴。”王永福告訴《科學時報》，伴隨地球磁層內部的等離子體和電磁場的擾動，會產生極光﹔同時還將在輻射帶區域產生很高通量的殺手電子等等。
“除非到了地球的磁層外面，一般所說的太陽風暴，對人類的影響都集中在磁層空間內，往往是在地面或者近地空間。”王永福強調，例如電網，GPS、北斗等通訊導航，跨越極區的國際航班，低軌道的空間站等等。
然而，發生日冕物質拋射事件的同時，往往先會有太陽耀斑的發生，這些太陽X射線耀斑到達地球的時間很短，會干擾地球的電離層。“還有太陽高能質子事件，也先會到達地球（需要大約幾小時從太陽運動到地球），而日冕物質拋射（以及伴隨的行星際激波）往往會在1～4天之后才會影響到地球，產生地磁暴。”王永福補充說。
“太陽風暴和磁暴的概念是完全不一樣的，對人們的影響也不一樣。”王永福強調。
“這次發生的是一個雙峰磁暴，與一般的磁暴還有一定區別。”北京大學地球與空間科學學院教授、長江學者宗秋剛在接受《科學時報》記者採訪時說，“雖然目前並沒帶來嚴重的后果，但是雙峰磁暴往往有一個較長的恢復期，接下來的時間，我們依舊需要加強監測和研究。”
所謂雙峰磁暴，是指前一個磁暴還沒有恢復（往往處於恢復相的初始階段）又發生了另外一個磁暴，“這種情況往往是由於行星際激波和激波后面的日冕物質拋射及磁雲的先后作用造成的”，宗秋剛指出。
“2003年10月28日發生的萬聖節磁暴就是一個典型的雙峰磁暴。”宗秋剛舉例說，2003年，發生的萬聖節磁暴(Halloween Storm)，嚴重影響甚至破壞了搭載在包括SOHO以及許多近地軌道衛星上的電子儀器，對經濟、社會和科學活動都造成了巨大損失。
“不過，雖然這次磁暴只是一個普通的磁暴，但是，這並不意味著未來不會發生較大的磁暴。”宗秋剛提醒說，“媒體在報道過程中一定要注意准確使用科學術語，不要把‘太陽風暴’與‘磁暴’等概念混為一談。”
“大的太陽風暴不一定會產生大的磁暴。但是，大的磁暴產生肯定是因為大的太陽風暴”，宗秋剛指出。
2012年或2013年將遭強磁暴襲擊
“2012年或2013年肯定會有2～3個強磁暴襲擊磁層。”宗秋剛明確表示，“但是，這個究竟大到什麼程度，現在還不好下結論。”
針對美國宇航局發布的警告，宗秋剛認為，美國宇航局作出這個判斷最主要的依據是太陽活動的規律。
在宗秋剛看來，隨著太陽逐步進入第24個太陽活動周（高度活躍階段），日冕物質拋射事件會越來越多，相應地也會產生大的磁暴。但是，太陽活動本該在2007年或2008年就逐漸進入高發期。但它一直非常平靜，直到今年8月1日才有了第一次較大的爆發。
“如果經常有小的太陽風暴，發生較大太陽風暴的幾率反而比較小。最怕的就是能量很長時間得不到釋放，突然一次釋放就很可能是巨大的太陽風暴。”宗秋剛指出。
太陽活動是有規律可循的，每隔11年就會進入一次太陽活動高峰期，這時太陽會向外拋出很多物質，就像“打噴嚏”一樣，這讓離它1.5億萬公裡的地球也會“感冒”。然而，按太陽耀斑爆發的X射線的強度大小，太陽耀斑爆發從小到大可分為A、B、C、M、X五級。
“上一次太陽活動高峰期是在2000年至2001年，而在第24個太陽活動周，太陽一直處於‘沉睡’狀態。所以，下一次太陽活動高峰期可能出現在2012年至2013年。”宗秋剛預測。
“2012～2013年將是太陽活動的活躍期，2013年將會爆發的太陽耀斑，有可能達到X28的最大值。”宗秋剛說，“2003年11月4日爆發的X28級太陽耀斑，由於不是面對地球噴發，人類幸運地逃過一劫。但假若2013年的巨大太陽風暴剛好朝向地球，從而引發較大磁暴，那麼全球通訊癱瘓、電力系統中斷都是有可能發生的。”
“不過，太陽耀斑最多隻持續幾個小時，隻要那段時間並沒有太陽風暴（日冕物質拋射）向地球方向噴發，人類就會相對安全，人們也不必過於擔心。”宗秋剛強調。
面對“沉睡”的太陽即將醒來，而預測太陽風暴時間和強度的重擔也落在了為人們保駕護航的科學家身上。然而對此宗秋剛顯得有些無奈。
宗秋剛直言，太陽系是一個很大的系統，中間涉及到的物理過程覆蓋了很大的時間和空間尺度，需要利用超級計算機進行多尺度的等離子體數值模擬，結合衛星以及地面的實地和成像觀測，理論分析等，才能逐步將這個問題比較徹底地理解清楚，進而為人類利用空間提供支持，這也是空間天氣研究的主要目標。
“但是，依據現有的科學水平，科學家要准確預報太陽風暴發生的時間和強度是非常困難的事情。太陽活動預報尤其是劇烈太陽活動預報依然是空間天氣預報中最困難的部分。”宗秋剛語氣有些低沉。
不過，在宗秋剛看來，太陽風暴對人類的影響一直存在，只是近年來隨著科學技術的發展，人類建立的高技術系統規模越來越大，對這些系統的依賴程度也越來越高，人們對這些空間科學也越來越關注。
當記者問到如何應對准確預報這一巨大的困難時，宗秋剛認為，“一方面，我們應及時做出預報模型，避免較大的損失﹔另一方面，我們也應該抓住這次機會，深入研究，力圖在未來把人類遭受的損失降到最低”。
http://scitech.people.com.cn/BIG5/12415194.html
NASA：2013年世界結束 磁暴如百枚氫彈襲地球
2012年或將遇世紀一遇太陽風暴 中國專家解讀
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