科学首页 > 天文航天 > 新闻列表 > 正文

未来超强耀斑爆发令人堪忧 恐或"扰乱"伦敦奥运

http://www.kexue.com 2011-03-09 10:27:15 北京日报  发表评论

  上月中下旬,科学工作者观测到了近4年来最强烈的太阳爆发,它喷出的大量带电等离子体以每秒900多千米的速度向地球袭来。

  科学家说,目前太阳正进入为期11到12年的自然周期中的最活跃期,而目前我们采用的很多技术都比以往更易受到太空天气的影响。英国《每日邮报》不久前甚至提出这样似乎耸人听闻的警告——

  北京时间2月18日9时许,在太空穿行了三天之后,太阳风暴如期到达地球。这一切,都被中国气象局国家空间天气监测预警中心研究员薛炳森看在眼里。

  从事空间天气预报23年的薛炳森早在3天前就监测到了这一次活动。2月15日10时左右,中国气象局国家空间天气监测预警中心的专家监测到,太阳黑子活动区爆发了一次X2.2级耀斑。这是近4年来最大级别的耀斑爆发。

  三波攻击让地球很受伤

  太阳风暴,其实就是太阳活动高峰阶段,太阳表面产生的剧烈爆发活动。太阳风暴在爆发时释放大量带电粒子所形成的高速等离子体粒子流将严重影响地球的空间环境,破坏臭氧层、干扰无线通信、影响地球生物……

  薛炳森表示,“当今的信息化时代是以电、磁为基础的,而且众多的信息传输都依赖卫星开展,因此太阳风暴的影响程度呈日益上升的趋势。”

  太阳风暴对地球的攻击大致可分为三个波次。

  第一波是来自超级太阳耀斑的强电磁波,它会在太阳风暴开始后8分钟到达地球。受到重创的将是通信——作为无线通信载体的电离层中电离密度骤然上升,造成短波通信因信号被完全吸收而中断,卫星信号不稳而影响电视转播,数据传输错误不断。而这只是超级太阳风暴影响的开始。

  第二波攻击将在几小时后到来。大量高能粒子涌向地球,尽管在地面没有任何感受,运行在高空的通信卫星则会在高能粒子的轰击下纷纷转入安全模式而停止工作,没有相应预案的卫星很多会因为辐射强度超标而引发各种故障。

  最为猛烈的第三波发生在一天以后。太阳风暴所裹挟的太阳日冕物质和强磁场将吞没地球,受到冲击的地磁场严重变形,大气层向外膨胀。卫星控制者将忙于卫星的自保,而无暇顾及转播业务。更为可怕的是,地磁场的快速变化可能在大型电网中激起感生电流,可造成局部电网跳闸现象,严重时,变电站的变压器会发生故障甚至烧毁。1989年魁北克大停电正是地磁场的巨幅波动所引起的。

  如果我们身处太空,又毫无防护措施,当太阳风暴爆发时,从太阳上喷发出的大量射线和高能粒子,对我们的影响将是致命的。幸运的是,地球上有很好的“保护伞”。薛炳森表示,“地球的大气层和磁场是最好的防火墙,人体感受不到太阳风暴的来袭。”

  英媒担忧“伦敦准备好了吗?”

  薛炳森介绍说,一般太阳风速达到900-1000千米/秒的程度,对地球产生的影响才比较严重。2003年的一次强太阳风暴风速达到了2000千米/秒左右。

  2003年10月底的太阳风暴事件是对人类技术系统影响最为广泛和严重的一次。据不完全统计,该次事件中受到影响的航天器达到50多颗,5颗卫星的轨道显著下降,地面系统也受到了明显干扰。

  根据最新预报,本次太阳活跃周期的峰年将在2013年到来。此前网上曾流传一则来自美国宇航局(NASA)的警告,说一场超级太阳风暴将在那一年袭击地球,并对人类健康、公共设施和国家安全系统带来毁灭性的影响。

  针对这一说法,薛炳森表示,现在的科技水平还无法做出这样的预计。人类对太阳耀斑的详细观测只有五十年左右的时间,我们掌握的资料还远远不够完整。但是,随着观测设备日益先进,资料积累得越来越多,相信人类会发现比较完整的太阳活动规律。

  明年的伦敦奥运会将正处于太阳活动的高峰期,英国《每日邮报》近日报道称,伦敦奥运会组织方表示,在接到英国气象局的警告之后,他们已经开始密切注意太空天气状况。一名伦敦奥运会的女发言人表示:“正在与合作伙伴和利益相关方协作,为一切可能发生的状况制定紧急方案。”

  大部分可预报也可预防

  “我们认为太阳风暴是可报、可防的”,薛炳森说。太阳距离地球1亿5千万公里,即便是在2003年10月的严重事件中,太阳风暴也花了十几个小时才到达地球。而耀斑发生后,“只需要8分钟我们就能看见,所以有足够的时间进行判断和准备”。

  薛炳森表示,人类已经可以通过处在地球上空的卫星直接监视太阳风暴,而大量卫星和地面设备更是织就了捕捉太阳风暴蛛丝马迹的监测网,人类也积累了对太阳风暴的预报经验。

  我国空间天气预报水平与国际现有水平基本同步。目前,全球空间天气预报及研究信息是完全开放的,全球从事空间天气预报的专家经常交流空间天气信息和空间天气预报技术。中国气象局国家空间天气监测预警中心依靠风云系列卫星和地基监测数据也已基本具备了太阳风暴的预警能力。从已经过去的太阳23个活动周来看,大部分的太阳风暴都是可以被准确地预报出来的。

  薛炳森称,我国的“夸父计划”将对推动太阳活动的预报预测产生深远影响,该计划完成后将能对太阳到近地空间的整个空间天气进行连续监测,推动太阳活动预报预测能力的提高。

  尽管依靠现代科技,我们可以做到对超级太阳风暴的预报和警报,但如何应对则是一个复杂的系统工程问题。薛炳森表示,由于我国处于中低纬度地区,电力部门受空间天气的影响程度要小一些,但在地磁暴期间也会出现异常现象,有关部门进行故障排查时应参考有关空间天气参数。我国民航有跨极区飞行的航班,民航部门应关注高能太阳粒子事件的信息,跨极区飞行的航班应尽量避开高能粒子通量较高的时段。

  钩沉

  记录最早的超级太阳风暴

  赤道上竟看到极光

  据当时的《纽约时报》报道,1859年9月2日午夜后,落基山的露营者被明亮的极光惊醒,他们甚至可以借助极光看书。

  而在赤道附近的哈瓦那,当晚的天空也被“神秘的火焰”映得通红。从现代的观点来看,那次超级太阳风暴使地磁场发生了严重变形,在赤道附近看到极光说明地磁场的防护作用在超级太阳风暴的吹袭下,原有的防护效力已丧失殆尽。

  模拟计算表明,那次太阳风暴的速度超过3000千米/秒,引起的地磁扰动幅度是有精确记录以来历史极值的3倍多。通过分析南极冰样,发现这次事件所伴随的高能粒子的通量也超过了有探测历史以来极值的3倍。

  当时的社会与电相关的设施还很少,最常用的就是有线电报。费城晚报对当时的情况是这样描述的:“大量邮局从其电报机中收到了大量混乱的代码,空中也不时迸发出点点火花。”这正是地磁场波动所激起的感应电流所造成的。

  链接

  近年太阳风暴案例

  1972年8月发生的太阳风暴,使大气平流层中的臭氧长期地减少了15%。而臭氧层对人类和生物起着重要的保护作用。

  1989年3月的太阳风暴,致使美国GOES-7卫星的太阳能电池损失了一半的能源,从而卫星寿命减少一半;日本通讯卫星CS-3B异常,搭载在飞船上的备用命令电路损坏。

  1989年9月29日的高能太阳质子事件中,协和航空公司的高空飞行旅客受到的辐射剂量相当于进行一次胸部X光检查,超过了警戒线。

  1998年4月底至5月,太阳风暴不断。在此期间,多颗飞行器发生异常或者失效,最显著的是银河Ⅳ号通讯卫星的失效,它造成美国80%的寻呼业务的损失,无数的通信中断,并使金融交易陷入混乱。

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论