用“低頭不見抬頭見”來形容太陽最合適不過了。圓鼓鼓、紅彤彤、暖融融,提起太陽,這些可能是大家最先想到的形容詞。從整體上說,太陽是一顆穩定的恒星,總是對稱、均勻地向四面八方發射光和熱。然而,實際上太陽經常會發生一些“突發事件”,比如,它也會像人一樣打噴嚏。
科學家把太陽風暴風趣地稱作太陽打噴嚏。如果你打個噴嚏,可能是著涼了,最多就是去看看醫生;可太陽打起噴嚏來后果就很嚴重啦!別以為這只是少數天體物理學家需要操心的事情,其實生活在地球上的人類都可能真真切切地感受到它的威力。比如,你正在津津有味地觀看喜愛的電視節目,突然信號中斷了,原來負責轉播電視信號的人造衛星可能正從天上跌落進你家的院子里,或者它們在宇宙空間像一群無頭的蒼蠅,到處翻滾亂撞;正在飛行的飛機可能接收不到地面指揮部的導航指令,再也無法降落;許多國家的電網系統可能出現大面積的故障無法供電;更甭提你的個人電腦、手機啦,它們可能會全部癱瘓,變成了聾子的耳朵!這一切,將是未來3 年內,太陽打噴嚏時可能給我們生活帶來的危害。
其實,這并不是什么新鮮事。太陽活動時,太陽的光輻射和粒子輻射會明顯增強,就形成了噴嚏。我們早就知道太陽打噴嚏是有周期性的,即平均每隔11年就會發生一次。從2008年開始,太陽已經進入了新一輪的活躍期。其劇烈程度會不斷上升,估計到2012 年達到峰值。而且專家預測,這一回將會是50年來最為瘋狂的一次。
“千里之外”的麻煩
地球上的火山噴發,一般會吞沒街道、村莊,甚至是埋沒整座城市(如公元79 年的龐培城)。1983 年印度尼西亞喀拉喀托火山爆發時,將火山灰塵顆粒灑滿了整個地球空間,遮擋住了太陽的光芒,造成全球溫度下降1 攝氏度。但是,這些與太陽的噴發比起來簡直是小巫見大巫。太陽打噴嚏每一次噴發的威力都相當于500億顆轟炸廣島原子彈爆炸的能量!設想一下,100 億噸的電離氣體——即我們所說的等離子體——以700萬千米的時速被噴向太空,將擾亂一切依靠電流運作的各種設備,當然人造衛星也不例外。
盡管我們和太陽相距1.5 億千米,但這絲毫不影響太陽噴發的威力。每一次太陽噴發后,如果噴發的方向是朝著我們的,不消多長時間,我們的地球就會遭到傾盆大雨般的X 射線和無線電波的襲擊,以及質子風暴的掃蕩。而這些家伙正是電腦、手機等電子芯片的天敵。波、粒子、磁場,這便是一整套的必殺技!幸好,我們的地球擁有一個磁層。它像一個磁性的金鐘罩,保護著我們的地球免遭來自太空的襲擊。雖然地球磁場能驅散太陽發射的大部分帶電粒子。但仍有很小一部分高能粒子到達地球,它們已經足以在地球上和地球周圍的太空中制造麻煩了!以人造衛星為例,我們來看看它們在上一次太陽活動峰年中的遭遇吧。
催生“殺手電子”
這一幕發生在2003 年10 月28 日,由于太陽噴出的等離子體在20個小時后到達了地球,世界的幾大空間機構同時都拉響了警報:罕見的事情發生了,超過60%的在軌人造衛星運行都出現了故障,甚至有兩顆人造衛星徹底失蹤了。這種情況造成的混亂是巨大的。想想看這些衛星所承擔的功能就知道了:通信、GPS 定位、天氣預報、出于科學或國防目的的地球觀測等等。
當時僅僅幾分鐘,大量的質子就穿越了太陽和地球之間約1.5 億千米的距離。這些亢奮的家伙從地球的磁極(也就是地球磁層的薄弱環節)魚貫而入,竄入了地球的軌道。隨即,它們便輕而易舉地打進了衛星搭載的電腦內部。它們的造訪改變了衛星電腦電子元件的狀態。致使衛星電腦電子元件誤以為是收到了來自地球的指令!于是,人造衛星便做出了一些混亂的、乃至自殺性的動作,比如改變飛行方向,甚至是朝著地球一頭撞下去。
在50年前,人類尚未進入太空時代,這一切都毫無影響。而今天,只要一顆通信衛星受到損害,就會使得幾千萬地球人沒有電視看、沒有廣播聽、不能打電話。這一回,為非作歹的可不僅僅是質子。就在這一磁性怪獸和地球的磁層短兵相接之際,我們的空間環境就發狂了。比如,高層空間(在那里,平靜地運行著GPS衛星、通信衛星和氣象衛星)的電子會發生劇烈的加速運動,變成所謂的“殺手電子”。這些殺手電子會侵入衛星的電腦,燒壞它們的電路,為電子的大量釋放創造條件,而我們卻只能眼睜睜地看著這一切發生。
2006 年10 月底,太陽出現了多次耀斑爆發,發生了兩次強烈的大噴嚏,誘發了強烈的地磁暴。受此影響,日本的兩顆衛星出現故障,瑞典發生了斷電事故,還有一些地區的航空和通信受到了干擾。而且后果還遠遠不止于此。太陽打噴嚏還會損壞航天器并影響宇航員及高緯或極區飛機上乘客的健康。20 世紀70 年代的一次太陽風暴曾導致大氣活動加劇,增加了當時蘇聯的“禮炮號”空間站的飛行阻力,從而使其脫離了原來的軌道。1989 年發生的一次強太陽風暴更使加拿大魁北克省和美國新澤西州的供電系統受到嚴重破壞,造成的損失超過10億美元。所以說,太陽打噴嚏可不是鬧著玩的,后果十分嚴重。
人類安全嗎
太陽非常耀眼,因為它的表面溫度達到5 500攝氏度,核心更是高達1 500 萬攝氏度!不過,太陽上也會出現一些小黑斑,就像長了黑痣,這就是太陽黑子。其實黑子本身并不黑,只是它比太陽表面正常溫度要低1 000~2 000 攝氏度,相比起來就顯得黑了。巨大的黑子群內部有復雜的磁場,積蓄著巨大能量。大黑子群的出現常伴隨強烈的太陽活動,從而引發大規模太陽風暴。黑子群的出現,仿佛吹響了戰斗號角,超大規模太陽風暴接踵而至。
當然,太陽打噴嚏帶來的也不全是壞消息。美麗的極光一般只會在南北兩極出現。連續的強烈太陽風暴,使更多人有機會目睹這一自然奇觀。另外,應該提醒的是,任何時候,如果觀看太陽一定要用專業天文臺或天文館提供的太陽濾光片,而且最好在老師的指導下觀看,以免灼傷眼睛。
太陽風暴對人類健康到底有沒有影響?有人認為,它會使人體免疫力下降,使心血管系統病人病情加重,還可能影響胎兒生長和孩子的智商。不過,科學家卻樂觀地說,幾乎不會危害人體健康,沒有必要過分擔心。這主要得益于地球大氣層和地球磁場對人類的保護。無線電波本身對人體沒有影響,紅外線和可見光即使靠近人體也僅會使人感到微熱,對人體有傷害的是紫外線、X 射線等高能輻射。而這些高能輻射幾乎完全被大氣層吸收,不會到達地面。在南極和北極地區,太陽活躍期會導致紫外線輻射增強,這可能會給人的皮膚帶來一些傷害。因此,對于室外工作者來說,應戴遮陽帽、太陽鏡,并穿淺色衣服。有一點可以肯定:在猛烈的太陽活動面前,只要地磁場存在,大氣層中的臭氧層存在,人類還是安全的。