太阳 ， 这颗看似宁静而又祥和的光滑球体 ， 源源不断地向宇宙空间发射辐射和等离子体 。 太阳耀斑和日冕物质抛射（简称CMEs）对地球有很大的影响 ， 对人类可产生严重危害 。 这些危害是怎么产生的？有多严重？人类又该如何预防？看似无比坚实的太阳 ， 其实更像是一片火海 。 太阳上的高温将气体原子剥离 ， 电子和原子核相互环绕流动 ， 形成等离子体 。
【太阳风暴|太阳风暴会使人类文明消失吗？】
等离子体在太阳磁场作用下运动 。 类似太阳引力场对环绕其公转的行星产生作用并影响其运动轨迹 。 然而磁场和引力场又大不相同 。 磁场是电磁场的一种 ， 是一种相互作用 。 电流能产生磁场 ， 磁场同样能产生电流 。 带电的质子和电子组成的等离子体 ， 高速运动形成磁场 ， 而磁场又支配着粒子流的运动 。 粒子流在太阳磁场作用下形成动态反馈闭环 ， 同时又像发电机般不断形成磁场 。 太阳磁场中贮存了巨大能量 ， 并向太阳系源源不断地释放太阳等离子体 ， 形成一种如细雨般的太空气候现场 ， 我们称之为太阳风 。
可它并不总是平静柔和的 。 当太阳等离子体围绕自身搅动和流动时 ， 其磁场也变得扭曲无序 。 由此形成凝聚巨大能量的磁结 。 当磁结如同缠绕的弹簧向外爆裂开来 ， 太阳便将等离子体和其他可怕的物质向太阳系喷发 。 太阳风暴有多种形式 ， 一种是太阳耀斑 ， 一种是高能辐射波 。
它们以光速穿过太阳系 ， 横扫太阳风中的质子 ， 将其加速形成高速太阳质子风暴 。 接着 ， 日冕物质抛射将数百万吨或数十亿吨的等离子体从太阳大气层剥离 ， 并以高达900万千米/小时的速度向太阳系弹射出去 。 当这些可怕的物质向地球袭来 ， 地球似乎安然无恙 。 即便再小的风暴都会损伤卫星， 影响无线电通讯 ， 或是危害宇航员身体健康 ， 但对地表的人类 ， 空间气候却是无害的 。
地球大气层能吸收高空中太阳耀斑产生的x射线爆发 ， 在它们到达地面之前保护我们免受它们所能产生的最大的危害 。 地球磁场能把日冕物质抛射的带电等离子体给转移走 ， 并把它的能量转到高能粒子纷纷落入大气层的地球南北极 ， 使得大气层产生耀眼的光芒以及形成美丽的极光 。 虽然大部分的时候 ， 在各种天气下 ， 一切都很好 ， 但有时也会有飓风 ， 或者从太阳方面来说 ， 超级太阳风暴 。
正如人们所知道的 ， 每世纪总要发生一两次这样的事件 ， 假设今天就要发生一次 ， 那么我们首先会探测到强太阳耀斑 ， 在许多非常危险的雷暴要出现之前就会有这种闪光 ， 而一场雷暴就是一场含有几十万吨热磁等离子体的日冕物质抛射 ， 这些等离子体甚至可以一天内跨越地月间1.5亿千米的 。
当它们到达时 ， 能产生一场强烈压缩地球磁场的冲击波 ， 并把能量转移到磁层 ， 但事情远不止这么糟 ， 如果日冕物质抛射的磁场正好和地球的磁场对上了的话 ， 两磁场合并 ， 磁云飘过地球 ， 把地球磁场拉长变成长长的尾巴 ， 尾巴中的能量最终装载不下 ， 尾巴断裂 ， 能量爆炸性地释放到地球上 ， 地磁风暴便开始了 。 几百年前没人会在乎 ， 毕竟这些滔滔不绝涌向地球的风暴不会和肉、骨头做的机器有什么关系 。
但会和电线 ， 金属做的有关 。 想到发电机了吗?磁可以生电 。 21世纪的地球被几百万千米长的电线 ， 运输的电流 ， 一个由许多机器组成的复杂系统所覆盖 ， 比如变压器 ， 它使得这些运输都成为可能 。 日冕物质抛射的能量可以减少我们电力系统中的电流 ， 或者是完全把系统关掉 ， 或者更糟 ， 摧毁维持我们系统正常运转的运输站 ， 而且这曾经发生过 ， 例如1989年 ， 魁北克电力系统在一场强太阳磁暴中瘫痪了 。 但总的来说 ， 我们的工程师知道如何应对这些风暴 ， 所以通常我们都不需要太在意 ， 最近一次太阳风暴洗劫地球是1859年的卡林顿事件 ， 那是人们所知的最大的一次地磁风暴 。
一个太阳耀斑不仅仅是热气的爆发 。 太阳耀斑发射出的光横跨了整个光谱 ， 包括我们看不见的光——包括X射线和伽马射线形式的辐射 。 这种射线对人类来说是危险的 。 幸运的是地球的大气层吸收了大部分的高能射线 。 磁云通常被认为是CME在行星际空间的对应物 ， 是引起地磁暴的主要太阳爆发事件之一 。 大量的极光出现 ， 甚至于出现在南至加勒比海地区 。 这些极光在某些地区非常明亮以至于人们从睡梦中被照醒 ， 觉得好像太阳升起来了 。
幸运的是 ， 我们有着一种现代的科技设备 ， 即通讯系统 。 这些通讯系统设施在全球范围失灵并向外迸发火花 ， 使得操作员们十分震惊 。 如今 ， 我们虽然有了更多的设备 ， 但是我们的运气总有耗尽的一天 。
另一场强烈的磁暴注定要爆发 。 这场磁暴的强度和卡林顿事件爆发的一样强烈（卡林顿事件爆发于2012年 ， 强烈的太阳风在极短的时间内到达了地球） 。 研究预测 ， 这种强烈的太阳活动会对全球范围的电子系统造成毁灭性打击 。 光是对美国就造成了2.6万亿美元的损失 。 据估计 ， 重新更换所有损坏的系统需要4~10年时间 。 很难说会有多糟糕 。 专家反对 。 有些人认为这只是一场暂时性的断电 ， 但另一些人却担心磁暴所带来的影响远比断电更糟 。 只有当一场太阳风袭击了我们 ， 我们才能确定它的威力 。 据估计 ， 这种事件每十年有12%的概率发生 。 也就是说在接下来的50年里这种事件100%会再次发生 。
远不止此 ， 有更多令人不安的新闻 。 2019年的一份报纸上写道：即使是像太阳这样的安静的恒星 ， 每隔几千年都会产生”超级火焰“ 。 爆发能量的数量级比我们在太阳系中所观测到的最强的风暴还要强的多 。 倘若我们在毫无防备的情况下被这种磁暴袭击 ， 结局就会是灾难性的 。
电对我们的重要性不言而喻 。 不光影响家中的电灯 ， 磁暴袭击意味着电脑无法运行、网络聊天中断、导航系统失灵 。 一场持续的停电可能会导致供给链的崩溃、医院发电机停止发电、超市商品供给不在充沛、食物腐烂在田地里 。 电能的匮乏会使得重新恢复输电系统变得雪上加霜 。 电能的匮乏也会使得我们花上几年甚至于十年的时间重新恢复我们的文明 。
是否感到有些慌了呢？尽管每天的报纸都希望太阳风暴能把我们送回石器时代一样 ， 但实际上这并不会发生 。 幸运的是 ， 尽管太阳风暴不可阻止 ， 但是太阳风暴带来的几乎所有负面效果都是可以防范的 。 负责观测太阳的科学家们有数小时到数天的时间来观测太阳日冕物质抛射的到来 。 并且负责维护世界运转系统的工程师们也非常清楚太阳风暴所带来的风险 。 变压器和变电站可以通过短时间的预防性停电或着换言之 ， 通过拔掉电源使其离线 。 工程师们可以打开额外的线路来消散多余的电力 。
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