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上月中下旬，科學(xué)工作者觀測到了近4年來最強烈的太陽爆發(fā)，它噴出的大量帶電等離子體以每秒900多千米的速度向地球襲來。
科學(xué)家說，目前太陽正進入為期11到12年的自然周期中的最活躍期，而目前我們采用的很多技術(shù)都比以往更易受到太空天氣的影響。英國《每日郵報》不久前甚至提出這樣似乎聳人聽聞的警告——
北京時間2月18日9時許，在太空穿行了三天之后，太陽風(fēng)暴如期到達地球。這一切，都被中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心研究員薛炳森看在眼里。
從事空間天氣預(yù)報23年的薛炳森早在3天前就監(jiān)測到了這一次活動。2月15日10時左右，中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心的專家監(jiān)測到，太陽黑子活動區(qū)爆發(fā)了一次X2.2級耀斑。這是近4年來最大級別的耀斑爆發(fā)。
三波攻擊讓地球很受傷
太陽風(fēng)暴，其實就是太陽活動高峰階段，太陽表面產(chǎn)生的劇烈爆發(fā)活動。太陽風(fēng)暴在爆發(fā)時釋放大量帶電粒子所形成的高速等離子體粒子流將嚴(yán)重影響地球的空間環(huán)境，破壞臭氧層、干擾無線通信、影響地球生物……
薛炳森表示，“當(dāng)今的信息化時代是以電、磁為基礎(chǔ)的，而且眾多的信息傳輸都依賴衛(wèi)星開展，因此太陽風(fēng)暴的影響程度呈日益上升的趨勢。”
太陽風(fēng)暴對地球的攻擊大致可分為三個波次。
第一波是來自超級太陽耀斑的強電磁波，它會在太陽風(fēng)暴開始后8分鐘到達地球。受到重創(chuàng)的將是通信——作為無線通信載體的電離層中電離密度驟然上升，造成短波通信因信號被完全吸收而中斷，衛(wèi)星信號不穩(wěn)而影響電視轉(zhuǎn)播，數(shù)據(jù)傳輸錯誤不斷。而這只是超級太陽風(fēng)暴影響的開始。
第二波攻擊將在幾小時后到來。大量高能粒子涌向地球，盡管在地面沒有任何感受，運行在高空的通信衛(wèi)星則會在高能粒子的轟擊下紛紛轉(zhuǎn)入安全模式而停止工作，沒有相應(yīng)預(yù)案的衛(wèi)星很多會因為輻射強度超標(biāo)而引發(fā)各種故障。
最為猛烈的第三波發(fā)生在一天以后。太陽風(fēng)暴所裹挾的太陽日冕物質(zhì)和強磁場將吞沒地球，受到?jīng)_擊的地磁場嚴(yán)重變形，大氣層向外膨脹。衛(wèi)星控制者將忙于衛(wèi)星的自保，而無暇顧及轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)。更為可怕的是，地磁場的快速變化可能在大型電網(wǎng)中激起感生電流，可造成局部電網(wǎng)跳閘現(xiàn)象，嚴(yán)重時，變電站的變壓器會發(fā)生故障甚至燒毀。1989年魁北克大停電正是地磁場的巨幅波動所引起的。
如果我們身處太空，又毫無防護措施，當(dāng)太陽風(fēng)暴爆發(fā)時，從太陽上噴發(fā)出的大量射線和高能粒子，對我們的影響將是致命的。幸運的是，地球上有很好的“保護傘”。薛炳森表示，“地球的大氣層和磁場是最好的防火墻，人體感受不到太陽風(fēng)暴的來襲。”
英媒擔(dān)憂“倫敦準(zhǔn)備好了嗎？”
薛炳森介紹說，一般太陽風(fēng)速達到900-1000千米/秒的程度，對地球產(chǎn)生的影響才比較嚴(yán)重。2003年的一次強太陽風(fēng)暴風(fēng)速達到了2000千米/秒左右。
2003年10月底的太陽風(fēng)暴事件是對人類技術(shù)系統(tǒng)影響最為廣泛和嚴(yán)重的一次。據(jù)不完全統(tǒng)計，該次事件中受到影響的航天器達到50多顆，5顆衛(wèi)星的軌道顯著下降，地面系統(tǒng)也受到了明顯干擾。
根據(jù)最新預(yù)報，本次太陽活躍周期的峰年將在2013年到來。此前網(wǎng)上曾流傳一則來自美國宇航局(NASA)的警告，說一場超級太陽風(fēng)暴將在那一年襲擊地球，并對人類健康、公共設(shè)施和國家安全系統(tǒng)帶來毀滅性的影響。
針對這一說法，薛炳森表示，現(xiàn)在的科技水平還無法做出這樣的預(yù)計。人類對太陽耀斑的詳細(xì)觀測只有五十年左右的時間，我們掌握的資料還遠遠不夠完整。但是，隨著觀測設(shè)備日益先進，資料積累得越來越多，相信人類會發(fā)現(xiàn)比較完整的太陽活動規(guī)律。
明年的倫敦奧運會將正處于太陽活動的高峰期，英國《每日郵報》近日報道稱，倫敦奧運會組織方表示，在接到英國氣象局的警告之后，他們已經(jīng)開始密切注意太空天氣狀況。一名倫敦奧運會的女發(fā)言人表示：“正在與合作伙伴和利益相關(guān)方協(xié)作，為一切可能發(fā)生的狀況制定緊急方案。”
大部分可預(yù)報也可預(yù)防
“我們認(rèn)為太陽風(fēng)暴是可報、可防的”，薛炳森說。太陽距離地球1億5千萬公里，即便是在2003年10月的嚴(yán)重事件中，太陽風(fēng)暴也花了十幾個小時才到達地球。而耀斑發(fā)生后，“只需要8分鐘我們就能看見，所以有足夠的時間進行判斷和準(zhǔn)備”。
薛炳森表示，人類已經(jīng)可以通過處在地球上空的衛(wèi)星直接監(jiān)視太陽風(fēng)暴，而大量衛(wèi)星和地面設(shè)備更是織就了捕捉太陽風(fēng)暴蛛絲馬跡的監(jiān)測網(wǎng)，人類也積累了對太陽風(fēng)暴的預(yù)報經(jīng)驗。
我國空間天氣預(yù)報水平與國際現(xiàn)有水平基本同步。目前，全球空間天氣預(yù)報及研究信息是完全開放的，全球從事空間天氣預(yù)報的專家經(jīng)常交流空間天氣信息和空間天氣預(yù)報技術(shù)。中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心依靠風(fēng)云系列衛(wèi)星和地基監(jiān)測數(shù)據(jù)也已基本具備了太陽風(fēng)暴的預(yù)警能力。從已經(jīng)過去的太陽23個活動周來看，大部分的太陽風(fēng)暴都是可以被準(zhǔn)確地預(yù)報出來的。
薛炳森稱，我國的“夸父計劃”將對推動太陽活動的預(yù)報預(yù)測產(chǎn)生深遠影響，該計劃完成后將能對太陽到近地空間的整個空間天氣進行連續(xù)監(jiān)測，推動太陽活動預(yù)報預(yù)測能力的提高。
盡管依靠現(xiàn)代科技，我們可以做到對超級太陽風(fēng)暴的預(yù)報和警報，但如何應(yīng)對則是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題。薛炳森表示，由于我國處于中低緯度地區(qū)，電力部門受空間天氣的影響程度要小一些，但在地磁暴期間也會出現(xiàn)異常現(xiàn)象，有關(guān)部門進行故障排查時應(yīng)參考有關(guān)空間天氣參數(shù)。我國民航有跨極區(qū)飛行的航班，民航部門應(yīng)關(guān)注高能太陽粒子事件的信息，跨極區(qū)飛行的航班應(yīng)盡量避開高能粒子通量較高的時段。
■鉤沉
記錄最早的超級太陽風(fēng)暴
赤道上竟看到極光
據(jù)當(dāng)時的《紐約時報》報道，1859年9月2日午夜后，落基山的露營者被明亮的極光驚醒，他們甚至可以借助極光看書。
而在赤道附近的哈瓦那，當(dāng)晚的天空也被“神秘的火焰”映得通紅。從現(xiàn)代的觀點來看，那次超級太陽風(fēng)暴使地磁場發(fā)生了嚴(yán)重變形，在赤道附近看到極光說明地磁場的防護作用在超級太陽風(fēng)暴的吹襲下，原有的防護效力已喪失殆盡。
模擬計算表明，那次太陽風(fēng)暴的速度超過3000千米/秒，引起的地磁擾動幅度是有精確記錄以來歷史極值的3倍多。通過分析南極冰樣，發(fā)現(xiàn)這次事件所伴隨的高能粒子的通量也超過了有探測歷史以來極值的3倍。
當(dāng)時的社會與電相關(guān)的設(shè)施還很少，最常用的就是有線電報。費城晚報對當(dāng)時的情況是這樣描述的：“大量郵局從其電報機中收到了大量混亂的代碼，空中也不時迸發(fā)出點點火花。”這正是地磁場波動所激起的感應(yīng)電流所造成的。
■鏈接
近年太陽風(fēng)暴案例
1972年8月發(fā)生的太陽風(fēng)暴，使大氣平流層中的臭氧長期地減少了15%。而臭氧層對人類和生物起著重要的保護作用。
1989年3月的太陽風(fēng)暴，致使美國GOES-7衛(wèi)星的太陽能電池?fù)p失了一半的能源，從而衛(wèi)星壽命減少一半；日本通訊衛(wèi)星CS-3B異常，搭載在飛船上的備用命令電路損壞。
1989年9月29日的高能太陽質(zhì)子事件中,協(xié)和航空公司的高空飛行旅客受到的輻射劑量相當(dāng)于進行一次胸部X光檢查，超過了警戒線。
1998年4月底至5月，太陽風(fēng)暴不斷。在此期間，多顆飛行器發(fā)生異常或者失效，最顯著的是銀河Ⅳ號通訊衛(wèi)星的失效，它造成美國80%的尋呼業(yè)務(wù)的損失，無數(shù)的通信中斷，并使金融交易陷入混亂。