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一招打回發展中國家,我們對它的力量知之甚少

太陽系最強攻擊——一招打回發展中

對於地球上存在的所有生物來講,人類的科技水平可算髮達到「一枝獨秀」的水平,即便如此包括洪澇與乾旱、高溫和極寒、以及龍捲風等一眾氣象災害仍然是虐我們像秋風掃落葉一般,這還不算大BOSS太陽的威脅。

在太陽的技能樹上,高段位上被點亮的一招名叫超級太陽風暴(Super solar storm),攻擊範圍近半個太陽系,能量之高几乎無法用地球上的任何爆炸做類比,由高能粒子構成的衝擊波速度奇快,每秒高速突防上千公里,更可怕的是該技能冷卻時間很短,可在數日內連續施放。

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2017年7月23日的一次太陽風暴,可以看到大量物質噴發而出

人類到目前為止可算幸運,只在1859年遇到過一次小型超級太陽風暴,儘管如此,出現在中低緯度地區的絢麗極光也讓近半個地球的人類見識到了它的威力,而在一百多年後的1989年,一次威力只有前者三分之一的太陽風暴就痛擊了我們,整個加拿大魁北克地區大停電,全球多顆衛星因故失效,這還不算長距離輸電和地下石油管線中看不見的損失。美國科學家也表示,如果正處信息時代的人類再遇到一次1859年的「卡林頓」事件級別的太陽風暴,大停電與大範圍通訊中斷很可能造成社會動蕩,而不穩定因素也可藉機發揮,包括美國在內的發達國家將倒退回發展中國家。

難道只能幹等著被動挨打嗎?

難不成還能對太陽還手嗎?

目前來說,唯一可以馴服太陽風暴的只有太陽自己,畢竟技能釋放前要讀條念念咒語什麼的,這時候中斷施法完全有可能,2014年空間科學家就觀測到一次千鈞一髮之際被生生按下的太陽活動。

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2014年10月24日美國SDO衛星獲取的太陽黑子群耀斑爆發畫面

我們來簡單回顧一下當時的過程,一個巨大如木星的黑子群集結在太陽表面上的一個區域,複雜的磁場結構使得該區域中匯聚的巨大的能量變得十分不穩定,10月24日當天,不斷增加的能量突然以光能的形式噴發而出,太陽出現一次X級耀斑過程,就是上面動圖中太陽「閃亮」的這一下,而在畫面中還有一大堆亮度很高的東西,這其實是太陽上超高溫的等離子體,它們在太陽磁場的做用下會被托舉得高出太陽大氣,就像這次一樣,上億噸的高能物質被抬起後並沒有隨著耀斑的發生而一同噴發形成CME(日冕物質拋射),反而是又「縮」了回去,這引起了科研人員的高度注意。

太陽自己內部的一場「割據」

「話到嘴邊兒不能不說」,CME條件已經具備卻不噴發,這明顯不是太陽的性格。原來,可能發生太陽風暴的區域往往是太陽黑子集中的地方,這裡是能量匯聚的「彈藥庫」,是磁場結構複雜的「是非之地」,不同勢力會因各方的牽制而處在一種動態平衡中,隨著能量的累積和磁場力量的抬升,穩態打破爆發開始,首先是以光能形式釋放出的耀斑,8分鐘到達地球,瞬間被太陽照射的這半邊地球短波通訊中斷,部分低頻導航失靈,衛星通訊也會受到影響,而在耀斑發生後很短時間內會在同一區域出現CME,大量高溫高速高能的粒子以排山倒海之勢飛出,一般會在3天內(根據噴出速度不同)到達地球,直接影響磁層、電離層以及大氣層,對衛星、導航、通訊、輸電、石油管網等重要人類活動資源構成影響。

地球真實尺寸作為對比下巨大的太陽黑子和磁繩結構

這一次,困住高能物質沒有噴發的關鍵就是太陽自己的磁場,法國理工學院的理論物理學家Tahar Amari所帶領的團隊對這一發現展開研究,通過對太陽高層大氣的數學模型的搭建,成功「復現」了2014年10月24日當天的太陽活動,科學家發現,兩股磁場力量在一起角力,複雜的磁力線扭曲形成「磁繩」結構,隨著黑子的變化磁繩也跟著扭曲而變得不穩定,像一把被繃緊隨時斷開的橡皮筋,而另一股力量則想突破它。

兩股磁場形成不同的磁力線,如同被天網禁錮的猛獸

最終,兩股磁場一較高下,藍色磁繩並沒有突破黃色磁繩的禁錮,只是從側面繞了出來,所形成的就是前面我們提到的那次X級強耀斑過程。

反正是要被太陽暴擊了,可要找個合理又舒服的挨揍的姿勢!

通過連續的太陽觀測,時刻監測活動區黑子群的變化情況,對其能量及磁場變化趨勢做出初步判斷,另一方面,參考模型模擬的結果,給出一個耀斑和CME爆發的概率。就可以在事件之前的數天至數小時內發出預警,如果風險等級足夠高,針對衛星、航空航天、通訊、輸電、石油管網等相關方面提前做出規避和保護措施,從而儘可能的減小損失和社會風險。

對於太陽的威脅,目前我們確實只能被動防禦,在全球各航天大國的高度重視下,空間天氣的研究與發展已上升到戰略高度,在可見的未來摸清太陽的脾氣,準確預報其活動,順利度過每一次太陽風暴也將變得更加樂觀!

by Ocean

中國氣象局 國家空間天氣監測預警中心


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