来自太阳的风暴

李　海

前不久，美国的一群科学家曾发出特级预警，2012年9月，地球将有可能遭受一场“超级风暴”的袭击，地球上许多地方的电网将被摧毁，手机网络瘫痪，互联网也将崩溃……地球上几乎所有的人都将难逃其灾难性的影响，这场“超级风暴”的破坏力将远远超过“卡特里娜”飓风。

什么风暴有如此大的威力?什么风暴能让科学家发出这令人恐慌的预警呢?

这场风暴不是一般的风暴，它不是来自太平洋也不是来自大西洋，而是来自距地球约1.496亿千米的太阳，人们称之为“太阳风暴”。

什么是太阳风暴

有风才会成风暴，我们先来说说太阳风。顾名思义，“太阳风”就是从太阳上“吹”出来的风。

太阳风与地球上的风有所不同。地球上的风是由空气组成的，而太阳风是由物质粒子流组成的。太阳风是从太阳大气最外层的日冕向空间持续抛射出来的。除了风的组成不一样之外，太阳风的密度与地球上的风的密度相比，也大不相同。地球上风的密度约为每立方厘米2687亿亿个分子，而一般情况下，太阳风在地球附近的行星际空间中，每立方厘米只有几个到几十个粒子。别看太阳风十分稀薄，但它刮起来的猛烈劲，却远远胜过地球上的风。在地球上，12级台风的风速是每秒32.6米以上，而太阳风的风速，在地球附近经常保持在每秒350～450千米，算起来是地球风速的上万倍!

太阳风分为两种，一种“脾气”温和，一种“脾气”暴躁。脾气温和的太阳风也叫“持续太阳风”或“宁静太阳风”。这种太阳风的速度比较小，微粒含量也不大。这种太阳风起源于平静的日冕区，到达地球的时候，射流速度一般在每秒钟450千米左右，每立方厘米含质子数通常不超过10个，一般对地球的影响不是很大。

另一种太阳风被称为“扰动太阳风”，也就是我们平时说的太阳风暴，是在太阳活跃时期喷射出的粒子流。这种太阳风速度较大，其射流速度一般可以达到每秒钟1000-2000千米，粒子密度也比较大，每立方厘米可含质子几十个。这种太阳风的“脾气”比较暴躁，能对地球造成很坏的影响。

太阳风从太阳“吹”向地球，一般只需要5-6天的时间。它一直可以“吹送”到冥王星轨道以外“日冥距离”(约合50个天文单位，即50x1.496亿千米)的4倍处，才被星际气体所阻止。

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太阳风的得名还和彗星有关。人们通过先进的观测手段发现，彗星离太阳越近，彗发(彗核周围环绕着的云雾状物质)就越明显。彗尾就越长，而且彗尾的方向总是背对着太阳。于是，人们就开始猜测，也许太阳会放射出一种类似于风的东西，对彗星产生影响。1958年，美国人造卫星上的粒子探测器首次探测到了太阳上有微粒流从日冕的冕洞中发出，美国科学家帕克将其形象地命名为“太阳风”。四年后，也就是1962年，从“水手2号”飞船获得的资料中进一步证实了“太阳风”的存在。

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科学家最新发现，太阳风暴外形看起来就像法式面点羊角面包，只不过，这个“羊角面包”却好看不“好吃”。

太阳风暴对地球有何影响

地球上的风暴可以摧毁房屋路桥，造成人员伤亡。但对于从太阳吹来的风，我们既听不到风声，看不到树摇，也感觉不到房屋和大地的晃动。然而，它的的确确会吹“疼”地球。

首先，脾气大的扰动太阳风由于其高速高粒子含量的特点，可以对地球产生比较明显的干扰。这是因为太阳风所含的微粒主要为氢粒子和氦粒子，当到达地球的电离层时，会对地球磁场产生扰动，因而对地球的通信等方面造成影响。比方说，太阳风会造成人造地球卫星短路，因而对全球的卫星通信造成障碍，甚至使通讯中断。而对于飞机的飞行以及人造卫星而言，这样的通讯故障有时候会带来灾难性的后果。飞机失去了地面导航，犹如瞎了眼睛一般，而卫星失去了地面通信，则可能迷失方向，甚至脱离地球轨道。

同时，由于没有大气层的保护，高能带电粒子甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。而且，高能带电粒子闯入大气层后，还会严重干扰地球上无线电通讯的正常工作。

太阳风暴对地球最严重的影响则是对地球电网的影响。超级太阳风暴抵达地球后，额外电流将穿过地球上的电网，地球上成千上万个将高压电转变为家用电的变压器上的铜线都将快速加热并熔化，从而导致地球上多数电网陷入瘫痪状态，人类将重回“黑暗时代”。

但对于美国科学家提出的2012年的太阳风暴预警，许多科学家持不同观点。他们认为太阳风暴的影响主要集中在外太空，由于地球磁场和大气层的阻挡效应，生活在地球上的我们并不会因此受到过于明显的干扰。而且，太阳风暴活跃时。虽然会造成对短波无线电信号的干扰，但日常生活中人们使用的手机，包括部分无线电都不通过电离层传播信号，因此一般的太阳风暴对地球表面的通信影响不会太大。理论上，一般强度的太阳风暴还不至于冲破地球大气层和磁场的保护，对地球上的现存物种构成致命威胁。

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太阳风暴的强度可以从四个方面进行衡量，即超高能粒子数量、可以看到极光的纬度、地球磁场变化的幅度、诸如电力中断或者在此情况下发生的火灾等地面事故的数量。在1989年发生的猛烈地磁暴，使加拿大魁北克省停电达9小时，有些美国卫星停止服务。1998年5月发生的一次太阳风使美国发射的一颗通讯卫星失灵，导致美国4000万个寻呼用户无法收到信息。在2003年10月，太阳上爆发强烈的太阳耀斑，引发近期最严重的地磁暴，使日本的一颗通讯卫星短暂停止工作。

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当太阳风变成风暴时，它们与地球磁场结合，就会在极地的天空产生美丽的极光。

太阳风暴如何预测

如果可以提前预测太阳风暴的话，人们就能更好地应对诸如通信中断、卫星失灵、电力中断以及宇航员受到威胁等问题。由于太阳风暴的强弱与太阳黑子的强弱有关。所以，人类目前主要依靠对太阳黑子周期的预报，来监测太阳风暴的强度以及可能对地球产生的影响。

那什么是太阳黑子呢?在太阳的光球层上，有一些旋涡状的气流，像是一个个浅盘，中间下凹，从地球上看起来是黑色的，这些旋涡状气流就是太阳黑子。实际上，黑子本身并不黑，之所以显得黑，是因为比起整个太阳光球层来，它的温度要低一两千度，在更加明亮的光球层衬托下，它就成为看起来像是没有什么亮光的、暗黑的黑子了。太阳黑子很少单独活动，常常成群出现。

人们经过长期观测发现，太阳上的黑子数目，有些年份较多，有些年份较少。黑子数目的变化具有周期性，大约每隔11年出现一次高峰。太阳黑子出现的多少，反映了太阳物质活动的强弱。天文学家把太阳黑子最多的年份称为“太阳活动峰年”，把太阳黑子最少的年份称为“太阳活动宁静年”。在活跃时期，太阳黑子的数量增多，会产生更强的太阳风暴。

当太阳上有大群黑子出现的时候，地球上的指南针会乱抖动，不能正确地指示方向；平时很善于识别方向的信鸽会迷路；无线电通讯也会受到严重干扰，甚至会突然中断一段时间。这些反常现象将会对飞机、轮船和人造卫星的安全航行及电视传播等等方面造成很大的威胁。

现在，科学家建立了太阳活动观测网，世界各地的太阳观测站24小时不停地观测太阳，太空中还有多颗太阳观测卫星不间断地对太阳进行多波段的监测。科学家还建立起了太阳活动预报中心和多个区域性预报中心。只要坚持不懈地对太阳进行观测和理论研究，科学家是可以比较准确地预报对人类生活产生很大影响的强太阳风暴的。

科学探索

美国国家大气研究中心的科学家根据太阳表面下发生的现象及以往获得太阳黑子周期数据，研发出了新的太阳动力学模型。借助于新模型，天文学家可以提供有关太阳黑子活动的早期预报。他们希望早期预报可以帮助电力公司、卫星操控者和其他有关部门提前几天甚至几年做好应对太阳黑子活动的准备。据了解，这种新模型的预报准确率可以达到98％。

美国国家宇航局于2006年10月发射了两颗观察卫星，这两颗几乎相同的日地观测卫星在地球两侧与地球同速同轨道绕太阳运行。它们如同人用双眼观察物体一样，从不同的两点同时观察太阳日冕中发生的物质抛射和其在太空中的传播，为人们研究太阳风提供了前所未有的独特科学手段。

其他探测器也将担负起探究太阳风暴内部之谜的重任，比如太阳动力学观测站和太阳探测器。前者于2009年8月发射，后者尚在设计中，计划无限靠近太阳，真正进入太阳风暴内部进行探测。

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据国外媒体报道，美国国家宇航局的科学家们在对太阳风暴袭击地球的资料进行深入研究后得出结论称，火星表面水的消失很可能也是太阳风暴造成的。