美國科學家：太陽風暴如何應對

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6月8日，在華盛頓舉行的第四次「太空氣象事業論壇」雲集了美國宇航、氣象、通信領域的專家學者，專門討論如何應對太陽活動高峰的潛在影響。此前，美國國家科學院及其他相關機構已警告，2012年地球可能遭遇強烈的太陽風暴。

　　關於太陽風暴的歷史記憶

　　人類對太陽風暴影響的清晰
記憶，始於1859年9月1日。兩位英國天文學家在觀測太陽時看到，在一個大黑子群附近，有一大片新月形的明亮閃光以每秒100多公里的速度掠過黑子群，然後很快消失。不久後，電報聯絡中斷，地磁台記錄到強烈的地磁暴。在當天晚上和第二天晚上，地球上高緯度地區的人們，看到了明亮絢麗的極光。這是人類第一次觀測到太陽耀斑現象。不過，當時的科學家還不知道這就是太陽耀斑爆發，只是隨後的一連串意外事件使他們感到十分震驚。

　　隨著科研水平的提高，人類逐步掌握了太陽活動的規律。太陽活動的週期為11年，目前正處於第24週期。太陽活動的每個週期都會有峰年,屆時太陽表面會產生大耀斑和巨大的黑子群，而黑子群釋放的氣體和帶電粒子與地球磁場發生撞擊後會產生地磁衝擊波，而後引發地球磁暴。太陽風暴指太陽在黑子活動高峰階段產生的劇烈爆發活動。爆發時釋放大量帶電粒子所形成的高速粒子流，嚴重影響地球的空間環境，破壞臭氧層，干擾無線通信，危害人體健康。

　　科學家們還形象地將太陽風暴喻為「打噴嚏」。這無疑是一個能量巨大的噴嚏：太陽風暴期間所射出的X射線會比平時增加1000倍，從而大大增加地球大氣中電離層的電子密度，使短波無線電通訊受到嚴重干擾，甚至會導致無線電通訊中斷；太陽風暴時產生的高能粒子流會使空間飛行中的一些探測儀器和計算機系統受到嚴重損害，並會直接威脅到太空飛行人員的生命安全；太陽風暴時的高能質子會在地球的近地空間造成通量較大的太陽宇宙線事件，被稱為質子事件。同時這些高能質子還會使地球兩極上空的大氣發生擾動，導致短波通訊中斷等。太陽風暴時紫外輻射的強烈變化會直接改變地球高層大氣的溫度和密度，從而會使人造衛星等空間飛行器的軌道發生改變，直接威脅其運行安全。

　　1859年，太陽風暴僅僅干擾了問世不久的電報通訊。隨著人類電力、通信技術應用的普及，太陽風暴的影響與日俱增。1989年3月13日，在太陽活動22周峰年期間發生的強磁暴使加拿大魁北克地區的電網受到嚴重衝擊，600多萬人在寒冷中苦捱了9個小時；強磁暴同時還燒燬了美國新澤西州的一座核電站的巨型變電器，大量輸電線路、變壓器、靜止補償器等電網設備跳閘或損壞。與此同時，全球無線電通訊受到干擾；日本一顆通訊衛星異常；美國一顆衛星軌道下降。

　　災難設想

　　美國航天局太陽物理學部門負責人費捨爾對媒體稱，「太陽正從沉睡中甦醒」，在未來幾年中，我們可能會看到太陽活動的劇烈升級。早在兩年前，美國國家科學院就在《嚴重的太空氣象事件：社會及經濟影響》報告中指出，21世紀的人類生活依賴高科技系統，現在的智能供電、 GPS導航、航空運輸、金融服務及急救通信聯絡等系統，都有可能在太陽風暴中癱瘓。美國的科學家們持續警告，2012年是太陽活動第24周峰年，將可能發生「世紀一遇」級別的太陽風暴，它比2005年的卡特裡娜颶風強烈20倍。

　　科學家們認為，2012年強太陽風暴的影響將覆蓋社會的許多方面，屆時，太陽會向地球噴發數十億噸的物質，從而誘發磁暴，地球上幾乎所有的電子系統都會受到影響。如果「超級太陽風暴」抵達地球，額外電流將穿過地球上的電網，成千上萬個變壓器上的銅線都將快速加熱至熔化，多數電網陷入癱瘓。同時，太陽風暴可能在地球上造成「多米諾骨牌」式的影響。當電網變得脆弱和不穩定，用電行業會陷入困境，食品藥品儲藏，飲水供應等關鍵民生領域面臨威脅。此外，全球的GPS導航、航空運輸、金融服務及急救通信聯絡等系統都有可能在太陽風暴中癱瘓。

　　美重視太空天氣預報

　　針對太陽風暴的潛在災難性影響，特別是如何保護關鍵基礎設施，美國科研機構已在未雨綢繆，增強太陽風暴的探測與預警能力，同時動員全社會相關敏感領域做好應急準備。

　　美專家認為，人類雖然無法迴避太陽風暴，但可以提前準備，降低損失。屆時，可以把衛星置於「安全模式」，關閉變壓器，可以使相關資產免受異常電流的衝擊。

　　預防性措施的關鍵，在於準確的太空天氣預報。在美國，主要由國家海洋與大氣局承擔這一任務。該局太空氣象預報部門主任伯格丹說，太空天氣預報還處於嬰兒期，但發展很快。

　　美國國家航空航天局與美國國家海洋與大氣局兩家機構已就太空天氣預報開展了深入的合作。航空航天局專司太陽物理研究的航天器為大氣局提供了有關太陽活動的最新信息，對海洋與大氣局自己的衛星是重要補充，它們更主要關注近地太空環境。

　　在航天局的數十個太空探測設備中，有三個對太空氣象預報特別重要。一是太陽地球關係觀測台（STEREO）。這是一對觀測衛星，從兩個相反方向觀測太陽，可覆蓋太陽表面的90%。過去，太陽黑子可能藏在太陽的遠地端，從地球上無法看到，但它可能突然轉到近地端，發生耀斑和噴發日冕物質，對地球實施突然襲擊。有了STEREO，就可全程觀測太陽活動，不再害怕突然襲擊。二是太陽動態觀測衛星（SDO）。這是美國航空航天局最新的設備之一，今年2月才發射上天。它是迄今用於研究太陽的最先進的太空探測器，其擁有的光譜、時間和空間分辨率前所未有。研究者們可通過它對太陽活動進行更深入的研究，拍攝太陽活躍地區的照片，瞭解太陽耀斑如何活動及預報。SDO同時監測太陽的紫外線異常活動。三是高級綜合探測器（ACE）。它發射於1997年，主司監測太陽風，也是海洋與大氣局最為重視的。它位於太陽與地球之間，能夠探測到太陽風、日冕物質噴射及輻射風暴。最關鍵的是，它能在這些太陽活動影響到地球前半個小時發回有關信息。在獲悉太陽風暴發生後，美國有關設備和衛星可以提前作避險準備。

　　美國航空航天局的航天器並不是為太空氣象預報設計的，但它們採集的數據能夠發揮重要作用。該局官員費捨爾稱，這是太空科技支持現代社會的力證。「我們正在一個新時代的開端。在這個新時代，太空天氣預報可以像日常天氣預報一樣影響我們的日常生活。」