太阳风和太阳风暴

韩吉辰

近年来，大规模的太阳风暴多次入侵地球，在给人类带来美丽的极光的同时，也给全球卫星、通信、民航等领域造成了不良影响。每逢太阳活动极大年、太阳活动发生剧烈变化（如耀斑爆发）时，人们就可以看到比平常年更为壮观的极光景象。在此期间，太阳风暴随时可能给地球人类的生产生活制造麻烦。

那么，什么是太阳风暴呢？让我们先从太阳风谈起吧！

太阳风的秘密

你知道吗，光辉灿烂的太阳每时每刻都在不断地向四面吹着“风”，最直接的证据就是彗星的尾巴总是背向太阳。开始有人推测这种情况是由于太阳光的光压所造成的，因为物理学家发现：照射在物体上的光，能对物体产生一定的压力，这叫作光压。那么太阳光的光压有多大？经过仔细测量，在距离太阳1个天文单位的位置（即地球到太阳的平均距离），在1平方米的面积上，太阳光可产生0.001克的压力。

后来对于太阳的硏究不断深入，科学家认为除了太阳光压以外，太阳还在持续向外“吹风”，这样才将轻薄的彗尾“吹”向背离太阳的方向，太阳风就是从太阳上辐射出的大量带电粒子。

科学家利用人造卫星和宇宙飞船等所做的观测，完全证实了太阳风的存在。太阳风是来自太阳的高温、高速、低密度的带电粒子流，持续不断“吹”向四面八方。太阳风从遥远的太阳上面吹来，经过一亿五千万千米的距离，到达地球时速度还高达450千米/秒，因此太阳风的能量可不能低估啊！

科学家设计出“太阳帆航天器”，专门利用太阳光压和太阳风作为动力，使航天器驶向茫茫宇宙。近年来，随着微电子和材料科学的飞速发展，一直探索更快、更好、更便宜的空间飞行方式的美国国家航空航天局（NASA），重新将目光投向了太阳帆计划，要知道，茫茫宇宙空间是一个真空世界，没有空气的阻力啊！实验证明，如果开发出边长200米、密度为每平方米1至5克的帆，许多远距离探测将成为可能。如果帆的密度降到每平方米1.5克，太阳光和太阳风在帆上产生的推力即可与太阳的引力相平衡。当航天器到达太阳极地上方时，即可长久地在此观察太阳的活动，这是迄今为止人类航天器从未到达的地点。如果将多个位于不同高度的航天器拍摄的太阳图像组合起来，就可以获得太阳的立体图形。

太阳风是一股高能带电粒子流，它对于地球磁场的扰动不可忽视，因此科学家一直不断研究观察太阳风的动态。而当太阳活动高峰日寸，太阳风的强度和速度会大大增加。在太阳黑子出现的高峰期，太阳表面耀斑爆发。这时，太阳喷射的大量质子、电子、粒子和重离子等高能带电粒子不断冲击地球，专家称之为“太阳质子事件”，也就是所谓的太阳风暴。

太阳黑子与太阳风暴

太阳活动高峰期的标志，就是太阳黑子大量出现。黑子是太阳物质在极高温度下的一种剧烈运动，是一个高速巨大的旋涡状带电粒子气流，速度达到每秒1000多米，是真正的太阳风暴！因为这个过程消耗了一部分能量，所以产生黑子的区域温度比周围的平均温度6000℃左右低一些，只有4500℃左右。小黑子的直径为1000千米左右，大黑子直径达10万千米以上！

硏究观测太阳黑子的意义十分重大，因为太阳黑子出现的多少标志着太阳活动的强弱。天文学家发现，太阳黑子的变化以11年为一周期，因此把它称为“太阳活动周期”。

太阳黑子具有极强的磁场，那么，科学家是怎么把太阳黑子磁场大小测量出来呢？这是科学史上的一个著名难题。

要知道，太阳距离我们地球极其遥远，有一亿五千万千米，太阳极其炽热，表面温度达6000℃，中心的温度更高，达1500万℃。任何物体都根本无法接近它。要想测量太阳黑子磁场大小，必须设计一个巧妙的方法，即间接测量法。科学家就是利用了物理学的“塞曼效应”才得出了结果。

1896年，荷兰物理学家塞曼发现，如果把一个光源放在强磁场中，光源发出的光谱线会产生分裂，而且磁场越强，光谱线分裂的距离越大，其中有一个复杂的关系公式，这就是著名的“塞曼效应”。这个发现让塞曼获得了诺贝尔物理学奖。

将这个“塞曼效应”反过来想，如果能测量出在太阳黑子附近区域光谱线分裂的距离，不就可以根据公式计算出太阳黑子磁场的强度吗？经过艰苦的努力，科学家终于测量出太阳黑子的磁场，它竟然高达3000多高斯，而地球的磁场还不到1高斯。

太阳风暴的美丽和危害

极光是太阳射出的带电粒子与地球磁场相互作用后，在高层大气中产生的发光现象。不同元素的气体，它们受带电粒子和磁场作用后所发出的光颜色也不同。例如，氧元素被激后发出的是绿光和红光，氮元素发出的是紫光，而氩元素则发蓝光。所以，人们在高纬度地区会看到五彩斑斓的光线布满天空。

太阳风暴给地球带来的影响很大，它可能造成卫星通信中断，地面电信停滞，尤其是短波通信受到的影响很大，同时还会给石油和电力输送系统带来巨大威胁，也会对民航飞机的飞行安全造成很大影响。它甚至对鸽子的定向飞行和海洋晡乳动物的方向感都有影响，使这些动物迷路。

20世纪60年代和70年代，太阳处于相对平静期，人类不断发射轨道器和通信卫星，到了80年代，由于太阳周期的影响加剧，人类重新尝到了太阳风暴的苦头。1984年，美国前总统里根访华途中，他乘坐的空军一号座机的通信受到长达数小时的严重干扰。而1989年太阳活动高峰期间，一次太阳风暴重创了加拿大魁北克省的电网。

有的科学家还提出，太阳风暴似乎还在影响植物的生长，它与全球农作物的产量有一定的关系。另外，厄尔尼诺、拉尼娜等给地球造成巨大灾害的气象现象，也与太阳风暴有密切关系。

太阳风暴对人咧的健康的影响

那么，太阳风暴对人类的健康到底有没有影响呢？科学研究证明，太阳风暴不会对人体健康造成直接的危害。因为地球有厚厚的大气层，有地球磁场在保护着万物生灵。不过，受太阳风暴的影响，大气层内对人类身体起保护作用的物质会沿地球磁力线扩散到两极，造成紫外线辐射增强，可能对室外活动的人体皮肤带来一定伤害。

有的科学家认为，胎儿在母体生长发育的过程，需要有平稳的生化与电磁韵律的生存环境，而当太阳风暴活动剧烈、耀斑发生频繁时，会使地球磁场波动异常及气候反常，人體生物节律也会受到干扰，胎儿的生长发育就可能受到一定的不良影响。

但是，太阳风暴的许多秘密还没有完全揭开，它对人类的健康在多大程度上会造成影响，似乎一直没有定论，也颇让人们困惑。

太阳风和太阳风暴这个重要课题，也等待我们长大以后参与研究，人类一定可以最后攻克这个难关！