2013年超级太阳风暴重创地球? （一）

　　太阳风暴是怎么一回事?什么时候会出现太阳风暴?什么是“超级太阳风暴”?面对太阳风暴我们应该怎么办……本刊特别邀请天文学家介绍有关太阳风暴的方方面面。

　　1　太阳风暴警报

　　早在2010年年初，英国媒体就援引一些西方科学家的预测结果发布消息：当太阳从“沉睡”状态中“苏醒”以后，在2013年前后的某些时间，地球将遭受史无前例的太阳风暴的轰击，届时国家电网可能瘫痪，航空运输将陷入严重混乱，电子产品、航空器件和大多数卫星可能停止工作。不久后，美国宇航局发布消息：强烈的太阳风暴发生的时间就在3年后，也就是2013年。有科学家警告说，除非采取适当的防备措施，超级太阳风暴将损坏一切应急无线电通信设备、医疗设备、银行设备、航空控制设备，直至日常电器如家用电脑、电感电位分压器等。如果情况果真如这些科学家所言，那么，由于现代社会人们对电子设备的巨大依赖性以及电子设备对磁能的敏感性，太阳风暴将留下巨额破坏账单，人类社会生活将发生历史性的大倒退。　上述警告和说法不免有所夸大，但也并非没有科学依据。空间飞行器携带的仪器拍摄的极紫外单色像显示，地球周围的磁层目前出现了一个面积相当于4个地球的大洞，而且还在扩大。这是巨大的太阳风暴爆发的预兆。地磁层能阻止高能粒子进入地球，是地球的保护层，一旦地磁层受到太阳风暴的扰动，太阳爆发产生的大量高能粒子将乘虚而入，影响通讯，威胁卫星，破坏臭氧层，如果不早作防范，后果将不堪设想。历史上曾有过不少不算太严重的先例。1958年2月11日发生的一次全球性大磁暴(请参阅相关链接：磁暴的破坏)使世界各地无线电通信全部中断，瑞典的电力线和通信遭到破坏，铁路信号无法使用，磁暴引起的强大电流使绝缘材料起火燃烧，将安全阀和变压器烧毁。1975年发生的一次磁暴使欧洲和北美之间的无线电通信全部中断，欧洲和远东的电报联络受到严重干扰。2008年2月26日发生的一次磁暴释放出1500万亿焦耳的能量，发射了两个等离子体云，一个飘离地球，一个飘向地球，在加拿大和美国阿拉斯加都能看到飘向地球的等离子体云同大气作用产生的极光。这些磁暴都是太阳风暴造成的。

　　为了应对太阳风暴的威胁，2010年6月，美国宇航局科学家、政府决策者和研究^员齐集首都华盛顿，参加太空天气方面的高峰论坛，讨论太阳在2012年到2013年期间从“沉睡”中“苏睡”进入活动期引发的太阳风暴对地球的严重影响，以及如何采取措施做好空间天气监测工作，预防和减少太阳风暴带来的损失。事实上，美国宇航局早在2001年就形成了—个名为“生命与恒星”的计划，旨在研究和处理^类在太阳大气中生活的空间天气问题，特别是如何对太阳风暴进行预警。该计划规模宏大，将发射5组空间探测器组成—个飞船舰队“气象站”，以最新方式分布在广阔的太阳大气里面，观测太阳大气的各种状态。这5组空间探测器分别是：

　　——太阳动力学观测站。用高清晰度照相机拍摄太阳黑子和耀斑，以前所未有的清晰度揭示太阳风暴。

　　——太阳探测器。深入到距离太阳700万千米的太阳大气中，就地获取太阳风和磁场样品。

　　——太阳风暴检测飞船。一共有6艘，其中4艘分布在距离太阳3750万千米的位置上测量x射线、射电和中子辐射，获取高能粒子和等离子体信息，第5艘位于地球附近，在紫外和可见光波段观测日冕，最后一艘位于地球后面，检测太阳光球磁场。

　　——辐射带暴探测器。用来测量空间形成的相对论电子和离子对太阳活动和太阳风的响应。

　　——电离层一热层暴探测器。用来研究电离层和热层的密度分布以及地磁的不规则性。

　　2　太阳活动预测

　　透过天文望远镜可以看到，太阳表面有时会出现一些黑点，这就是有名的太阳黑子。太阳黑子是天文学家最熟悉的太阳活动形式，黑子来了又去，留下反映太阳活动水平高低的标记。科学家通过长期观测发现黑子数目和黑子群面积变化存在11年左右的周期性。后来又发现，黑子活动周期也就是太阳活动周期。

　　在一个太阳活动周期的末期，黑子数跌落到最少，太阳风暴数量减少到最小，一切变得很平静，这叫太阳极小。一般说来，太阳极小的时间不长，在太阳极小过去不到一年，就会出现下一个太阳活动周期(太阳极大)的上升迹象。但是，最近的太阳极小异乎寻常，即使太阳预报专家也无法判断下一个太阳活动周期会从何时开始。

　　2006年3月10日，美国有关方面宣布，太阳极小来了，黑子几乎为零，不存在太阳耀斑，太阳平静得很。根据这一现象，美国国家天文研究中心发出预报：一场50年来最强的太阳极大即将来临，太阳活动将比以前的周期强30％到50％。如果这—预报无误，就可能出现强度仅次于1958年的大太阳风暴。到了2007年年底，太阳仍然平静。美国科学家哈萨韦利用计算机模拟作出预测：2008年将出现比较多的黑子。哈萨韦说：　“可以想象，下—个太阳活动周期将是—个‘非常显著’的太阳活动周期，有很多黑子、很多太阳风暴和很多能量释放到空间。”然而，实际观测结果显示，2008年的太阳比预计的平静得多，这一年有266天没有黑子，即73％的晴天太阳上没有黑子。这种情况即使在太阳极小的年份也很少见到(有记录以来，只有1913年太阳极小时出现过类似情况，那一年有85％的晴天没有出现太阳黑子)。到200'~，太阳活动继续变弱，直到2009年12月中旬才出现近几年来最大的黑子群。2009年以后，黑子几乎消失殆尽，少得连资深的太阳观测者都感到惊讶。

　　以上众多奇怪现象，让太阳物理学家也不知应该如何估计下—个太阳活动周期的发展趋势。这是—个值得重视的科学现象——在长时间的太阳极小过后，黑子出现了—个较长的恢复期，但恢复期标志却不明显。它和历史上出现的“蒙德极小期”极为相似(所谓“蒙德极小期”，是指1645年到1715年期间黑子几乎消失、太阳活动极其稀少的时期，发现者是德国科学家蒙德，故名之)。德国科学家弗洛指出，如果类似情况从现在开始延续到2100年，全球气温将平均降低0.3℃。他还预言，在2009年到2010年期间，欧洲将出现异常寒冷的冬季。实际情况果真如此，弗洛的研究结论得到了广泛支持。

　　那么太阳活动是如何影响地球气候的呢?美国女天文学家迪克帕蒂根据大量空间和地面望远镜观测结果提出，太阳上有两个气体输运带，它们是在太阳表面内外穿越的无限循环的物质和磁场。太阳输运带类