塑造地球环境的太阳

李泽椿

春节期间热映的科幻电影《流浪地球》，以地球在近未来将要面对的一场灾难，作为故事的缘起。在这部根据中国著名科幻作家刘慈欣的同名小说改编的电影里，曾经为地球提供光明和温暖，并且为绝大部分生命提供能量的太阳，已经耗尽了它的氢燃料，即将进入氦聚变阶段，这意味着太阳的体积会急剧膨胀，吞噬掉包括地球在内的4颗类地行星。为了避免毁灭的命运，人类为地球建造了巨大的“行星发动机”，开启了前往半人马座α星的恒星际远征……

尽管天文学研究告诉我们，太阳的氢聚变阶段还将持续数十亿年，在可以预见的未来并不会膨胀到吞噬地球的程度;但这颗占据了太阳系绝大部分质量的天体，却在以许许多多的方式影响着我们居住的这颗星球。太阳在整个宇宙中只是一颗非常普通的恒星，地球则因为恰好处在它的“宜居带”上，而幸运地成为孕育生命的温床，最终演化出智慧生命，并且将文明的触角伸向星球的各个角落;但所有这一切，很大程度上要归功于太阳活动在大部分时间里相对和缓的恩惠。

无时无刻不在发生着的核聚变，让太阳如同炼狱;巨量的光和热经过1.5亿千米的星际旅程，只有恰到好处的份额被地球所接收，成为芸芸众生的能量之源。这种“恰到好处”往往隐藏着被忽视的另一面：即使是发生在太阳上的很微小的波动，也有可能给地球环境带来深远的影响。

刘慈欣的另一部名作《全频带阻塞干扰》，就是一個关于太阳会如何影响地球的故事。在小说中，俄罗斯遭到了外敌入侵，军队丧失了制电磁权，濒临战败;为了挽救危局，一座空间站主动去撞击太阳上特定的位置，“如同沙子掉进眼睛”一样激发出强烈的太阳风暴，使整个地球的无线电通信中断一周，“拉平”对阵双方的技术实力。而在现实生活中，发生在1859年的“卡林顿事件”已经让当年的人类领教了太阳风暴的威力。幸运的是，当年的世界主要还在依靠蒸汽机、水力和畜力来运转，因此突然增强的太阳活动虽然使全球的电报网络瘫痪，但没有让人类文明陷入混乱，暂且躲过一劫。不过，今天高度计算机化的世界，还有可能抗住另一次这样强度的灾难吗？

除去提防太阳风暴这样的偶发事件，现代天文学和气象学研究也致力于揭示更为常见的太阳黑子现象，是如何影响着地球的大气活动乃至气候。对于太阳来说，一个个因为强磁场而降温形成的黑子区域，只是它漫长生命周期中的一瞬。但太阳黑子的活跃与沉寂，却足以改变地球大气接收到的能量，扰动这个惊人复杂的系统，最终导致令人惊叹的“蝴蝶效应”：雨水多寡的变化，热量在大气层里流转的方向，乃至相当长的时间尺度里的气候变迁……

这一期的《知识就是力量》杂志将展现天文学和气象学界的研究者们在探索太阳活动与地球气候的相关性方面已经取得的成就，还有接下来要完成的工作。越是探索，我们就越能意识到，目前的观察和推测很可能并非全部真相，这个领域里同样充满了待解的谜团。