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  • 太阳风暴

    太阳风暴是指在太阳的日冕层的高温(几百万开氏度)下,氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快,以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围,形成太阳风暴。太阳风暴的速度一般在200-800km/s。一般认为在太阳极小期,从太阳的磁场极地附近吹出的是高速太阳风暴,从太阳的磁场赤道附近吹出的是低速太阳风暴。太阳的磁场的活动性是会变化的,周期大约为11年。太阳风暴所含的高能X射线、伽马射线以及带电粒子构成的巨大脉冲有可能摧毁所有围绕地球运转的人造天体,包括全球定位系统(GPS)以及人造通信卫星、载人航天器与国际空间站。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 太阳风暴 英文名: solar windstorm
    太阳风的速度: 200-800km/s 发现时间: 1850年
    • 小孩嗷嗷帅2012年前后,太阳风暴确实会达到一个“巅峰期” 我国已成立监测中心,届时将发出相关预警。

    目录

    形成/太阳风暴 编辑

    太阳风暴是太阳因能量增加向空间释放出的大量带电粒子形成的高速粒子流。所以太阳风暴中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时150万到300万千米的速度闯入太空。太阳风暴随太阳黑子活动周期每11年发生一次。它是一种太阳自身的周期性变化。每个周期内都会有峰年,这时太阳表面会产生大耀斑和巨大的黑子群,而黑子群释放的气体和带电粒子与地球磁场发生撞击后会产生地磁冲击波,而后引发地球磁暴,这就是太阳风暴的形成过程。

    太阳风暴是太阳磁场变化到一定程度导致能量爆发的产物。太阳上不同区域的磁场互相影响,到达一个“极限点”之后如果遇上电流,就会在瞬间生成新的磁场,太阳大气中大量带电粒子向外喷发。

    自然现象/太阳风暴 编辑

    太阳会在太阳黑子活动的高峰时产生太阳风暴,它是由美国“水手2号”探测器于 1962 年发现的,它是太阳因能量的增加而使得自身活动加强,从而向广袤的空间释放出大量带电粒子所形成的高速粒子流,科学家把这一现象比喻为太阳打“喷嚏”。由于太阳风中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时 150 万到 300 万公里的速度闯入太空,因此它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。太阳风暴爆发时,将影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层,对人体的健康也会造成一定影响。
    1850年,一位名叫卡林顿的英国天文学家在观察太阳黑子时,发现在太阳表面上出现了一道小小的闪光,它持续了约5分钟。卡林顿认为自己碰巧看到一颗大陨石落在太阳上。
    到了20世纪20年代,由于有了更精致的研究太阳的仪器。人们发现这种“太阳光”是普通的事情,它的出现往往与太阳黑子有关。例如,1899年,美国天文学家霍尔发明了一种“太阳摄谱仪”,能够用来观察太阳发出的某一种波长的光。这样,人们就能够靠太阳大气中发光的氢、钙元素等的光,拍摄到太阳的照片。结果查明,太阳的闪光和什么陨石毫不相干,那不过是炽热的氢的短暂爆炸而已。
    小型的闪光是十分普通的事情,在太阳黑子密集的部位, 一天能观察到一百次之多,特别是当黑子在“生长”的过程中更是如此。像卡林顿所看到的那种巨大的闪光是很罕见的,一年只发生很少几次。
    有时候,闪光正好发生在太阳表面的中心,这样,它爆发的方向正冲着地球。在这样的爆发过后,地球上会一再出现奇怪的事情。一连几天,极光都会很强烈,有时甚至在温带地区都能看到。罗盘的指针也会不安分起来,发狂似地摆动,因此这种效应有时被称为“磁暴”。 随着科技的进步,极光的奥秘也越来越为我们所知,原来,这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中,有一种能量被称为"太阳风"。太阳风是太阳喷射出的带电粒子,是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗,尖端对着地球的南北两个磁极,因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降,进入地球的两极地区。两极的高层大气,受到太阳风的轰击后会发出光芒,形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。
    在本世纪之前,这类情况对人类并没有发生什么影响。但是,到了20世纪,人们发现,磁暴会影响无线电接收,各种电子设备也会受到影响。由于人类越来越依赖于这些设备,磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说,在磁暴期内,无线电和电视传播会中断,雷达也不能工作。
    太阳风暴是太阳因能量增加向空间释放出的大量带电粒子流形成的高速粒子流。由于太阳风暴中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时150万到300万公里的速度闯入太空,因此,它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。太阳风暴爆发时,将影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层。
    科学家形象地把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”。太阳的活动对地球至关重要,因而太阳一打“喷嚏”,地球往往会发“高烧”。
    太阳风暴随太阳黑子活动周期每11年发生一次。进入太阳黑子的高峰年,太阳黑子进入活跃期,并将持续到今年夏季。
    据悉,70年代的一次太阳风暴导致大气活动加剧,增加了当时属于苏联的“礼炮”号空间站的飞行阻力,从而使其脱离了原来的轨道。1989年,太阳风暴曾使加拿大魁北克省和美国新泽西州的供电系统受到破坏,造成的损失超过10亿美元。由太阳黑子活动引起的太阳风暴对商业卫星也是重大的考验。
    各国科学家正在积极研究太阳风暴,但是对太阳剧烈活动、太阳黑子爆发、太阳风暴对地球的具体影响以及如何预防,还需进行不懈的研究。
    天文学家更加仔细地研究了太阳的闪光,发现在这些爆发中显然有炽热的氢被抛得远远的,其中有一些会克服太阳的巨大引力射入空间。氢的原子核就是质子,因此太阳的周围有一层质子云(还有少量复杂原子核)。1958年,美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。
    向地球方向涌来的质子在抵达地球时,大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层,从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发,会产生可以称为“太阳风暴”的现象,这时,磁暴效应就会出现。
    使彗星产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时,星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到后面去。这一效应也在人造卫星上得到了证实。像“回声一号”那样又大又轻的卫星,就会被太阳风显著吹离事先计算好的轨道。

    活动周期/太阳风暴 编辑

    太阳风暴随太阳黑子活动周期每11年发生一次, 当每11年周期终结时,太阳黑子数目将会下降,太阳风暴会衰减,所有都会风平浪静。这个“太阳活动极小期” 并不长久,在一年以内,黑子和风暴将逐渐变强,一个新的太阳活动高潮即将降临。截止到2011年,人类对太阳黑子数量较为完整的记录积累了23个周期。  

    危害/太阳风暴 编辑

    美国航天局“太阳动态观测台”发回第一组太阳风暴肆虐画面美国航天局“太阳动态观测台”发回第一组太阳风暴肆虐画面

    太阳风暴期间,太阳发出的X射线和远紫外线(指波长为0.1~140纳米的电磁波)、射电波(指波长为1毫米~10厘米的电磁波)以及高能粒子流(如质子、α粒子、电子等)等离子体云等都会大大加强,从而会引发相关的地球物理现象发生。

    太阳风暴期间所射出的X射线会比平时增加1000倍,X射线的增加会大大增加地球大气中电离层的电子密度,从而使短波无线电通讯受到严重干扰,甚至会导致无线电通讯中断。例如,1989年太阳活动22周峰年期间,一次大的太阳耀斑曾使地球上的短波无线电通讯中断达1小时以上。太阳风暴时产生的高能粒子流会使空间飞行中的一些探测仪器和计算机系统受到严重损害,并会直接威胁到太空飞行人员的生命安全。全球定位卫星GPS9783在太阳活动22周峰年期间共发生了13个位翻转错误。太阳风暴时的高能质子会在地球的近地空间造成通量较大的太阳宇宙线事件,被称为质子事件。同时这些高能质子还会使地球两极上空的大气发生扰动,导致短波通讯中断等。太阳风暴时紫外辐射的强烈变化会直接改变地球高层大气的温度和密度,从而会使人造卫星等空间飞行器的轨道发生改变,直接威胁其运行安全。 

    2012年3月,英国内阁办公室发布最新《民事应急国家风险名单》,首次认定太阳风暴等严酷太空天气为国家安全威胁之一,可能导致供电和通信等基础设施系统大面积瘫痪,对民众生活的破坏力堪比恐怖袭击。

    2012年5月6日,由中国天文学会普及工作委员会主办的2012年天文科普系列活动上,专家称2013年太阳将出现“狂飙”,届时,无线电通讯、植物的生长甚至交通事故的发生都可能受到太阳活动的影响  。巨大的耀斑爆发,一次耀斑的威力将相当于100枚氢弹爆炸,瞬间撞击地球磁层。磁暴发生时,会导致人的心情烦躁,血压升高,注意力分散,于是事故频发,精神病人增多,心血管病死亡率上升。

    外媒:太阳风暴若影响地球 或致近20万亿元损失。

    中国日报网4月10日电(信莲) 据英国《独立报》4月8日报道,强烈的太阳风暴可能会给地球带来灾难性的后果,导致地球通信系统常年瘫痪,甚至威胁地球生命,造成的经济损失可能高达6000亿到2.6万亿美元(约合人民币3.9万亿至16.8万亿元)。
    这种极端太空天气爆发的概率虽然极低,但一旦出现,将给地球带来巨大影响。美国国土安全部、美国航空航天局等机构正致力于应对这种极端灾害。另外,不少科学家也警告说,人类必须采取更多行动,才能有效应对灾情。
    太阳风暴此前曾经给地球找过麻烦。1859年的卡灵顿事件是人类历史上遭遇的最强烈的太阳风暴之一。如果放到今天,这场风暴会导致通信系统大规模瘫痪。一方面,它会导致通信卫星工作失常,破坏全球卫星定位系统,导致飞机无法正常飞行。另一方面,这种风暴还可能彻底删除计算机系统的存储记录。
    而修复现代世界所依赖的基础设施等工作可能会耗时数月、甚至数年。英国劳埃德保险公司估计,极端太空天气一旦“光顾”,修复工作将耗资6000亿至2.6万亿美元。
    目前,科学家和多国政府机构正致力于应对极端太空天气。美国国土安全部高级分析师杰克· 安德森称,当前,人们评估灾害后果的能力仍有欠缺。科罗拉多大学大气和太空物理实验室的主任丹尼尔· 贝克尔则表示,系统一旦开始崩溃,就会形成无法想象的连锁反应。
    白宫科技政策办公室高级官员塔玛拉· 迪金森认为,在这些问题的应对方面,美国政府正处于“关键转折点上”

    影响/太阳风暴 编辑

    1、当太阳风掠过地球时,会使电磁场发生变化,引起地磁暴、电离层暴,并影响通讯,特别是短波通讯。 
    2、对地面的电力网、管道发送强大元电荷,影响输电、输油、输气管线系统的安全。 
    3、对运行的卫星产生影响。 
    4、一次太阳风的辐射量对一个人来说很容易达到多次的X射线检查量。它还会引起人体免疫力的下降,很容易引起病变,也会使人情绪易波动,甚至车祸增多。 
    5、会使气温增高。

    灾难事件/太阳风暴 编辑

    (图)太阳风暴太阳风暴

    1989年3月13-14日,太阳风暴造成加拿大魁北克地区电网停电;全球无线电通讯受到干扰;日本一颗通讯卫星异常;美国一颗卫星轨道下降。

    1991年4月29日,强磁暴发生后使美国缅因州核电厂发生灾难性破坏。

    1994年1月20-21日,两个加拿大通讯卫星发生故障。

    1997年1月6-11日的日冕物质抛射使AT&T公司通讯卫星报废。

    1998年5月19日美国银河四号通讯卫星失效,同时德国一颗科学卫星报废。

    2000年7月14日欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星受到严重损害,日本的ASCA卫星失控,AKEBONO卫星的计算机遭到破坏。

    2003年10月28日,欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星受到不同程度损害,日本“回声”卫星失控。

    2010年8月4日晚(格林尼治时间),受太阳风暴影响,英国出现壮观的极光现象。位于同一磁纬度的丹麦和美国北部密歇根州也出现了壮观的极光现象。8月1日,太阳表面出现太阳风暴,数吨等离子体抛入行星际空间。当这些等离子体抵达地球大气,便产生绚丽的极光。 

    爆发记录/太阳风暴 编辑

    2010年8月

    3月30日拍摄的极紫外线多波长太阳全景图紫外线多波长太阳全景图

    2010年8月3日,NASA公布了太阳动力学观测卫星(SDO)1日通过极紫外线相机拍摄到的太阳北半球耀斑爆发。各国天文工作者目睹了一场剧烈的太阳耀斑爆发,耀斑下的太阳黑子足有地球大小,这次爆发随后引发了太阳表面更大范围内的太阳风暴,向上亿公里外的地球喷发出大量带电粒子,形成一股强烈的太阳风。科学家预测,携带大量带电粒子的太阳风暴预计于4日抵达地球,在两极产生强烈的极光现象。

    美国宇航局的科学家预测,太阳风暴产生的带电粒子流将在8月3日“击中”地球,冲击地球磁场,同时在地球两极产生强烈的极光,那将是非常壮观绚丽的景象。然而,专家警告,如果太阳风暴过分剧烈,将会破坏地球卫星,导致全球大范围的电力和通信系统中断。   

    2011年2月

    2011年2月,天文学家称,地球即将迎接一场猛烈的“太空风暴”,它将导致地球卫星通讯中断、地面航班停飞和大范围地区断电,带来数千亿美元的经济损失。   

    天文学家警告指出,在面对较大的太空风暴,人类则变得非常渺小和脆弱,这在任何历史时期都已得到证实。人类现在应当做好迎接一场全球性灾难。太阳风暴朝向地球释放大量放射线和带电粒子,将损坏人造卫星、影响航班和手机网络系统,专家称,如果该太空风暴非常强大,甚至能够严重影响股市和全球经济,切断电力供给数周或者数月时间。    

    2011年3月

    中国气象局国家空间天气监测预警中心监测显示,3月7日12时至8日12时,太阳表面连续发生了9次中等级别的耀斑,并伴随有太阳风暴事件。专家表示,此次耀斑的高密度爆发对地球的影响轻微。 

    监测显示,3月6日,太阳表面同时出现多个复杂的黑子活动区,能量迅速积聚。从3月7日12时至8日12时,黑子活动区相继爆发9次M级耀斑。其中3月8日凌晨4时左右,位于太阳表面西半球的黑子活动区(11164)爆发的M3.7级耀斑还伴随有太阳风暴事件。预计太阳风暴将于10日至11日影响地球,并引发磁暴和电离层的扰动。   

    据中国气象局国家空间天气监测预警中心研究员薛炳森介绍,多个黑子活动区同时在太阳表面出现,且活动区磁场分布复杂,是造成本次连续耀斑爆发的主要原因。经过集中爆发后,整个黑子活动区能量已迅速减弱。他表示,虽然此次高密度耀斑爆发事件在本期太阳活动周尚属首次,但从整体上来看只是相对普通的太阳爆发过程,是太阳活动周期性的正常表现,对地球造成的影响轻微,公众不必恐慌。 

    2012年3月

    2012年3月,美国宇航局图像所显示的太阳表面上的极紫外线波长2012年3月,美国宇航局图像所显示的太阳表面上的极紫外线波长

    2012年3月初,美国气象专家表示,近五年内最强烈的一次太阳风暴会于3月8日袭击地球。这次风暴会在格林尼治标准时间8日6点至10点间(北京时间:14至18时)发生,太阳会释放出大量的带电粒子。此次太阳风暴可能会扰乱电网、卫星导航系统(GPS)和飞机航线。 

    2013年

    2013年2月,美国宇航局警告称,地球即将遭受空间风暴,而科学家将太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”。对此,中国科学院研究员表示,NASA关于太阳风暴的预测应该是基于太阳活动长期变化规律得出的结论,判断2013年下半年可能会再次达到一个阶段性高点。 

    应对措施/太阳风暴 编辑

    由美国特拉华大学韩国忠南大学汉阳大学的科研人员共同研发出一种新型太阳风暴预警系统,可针对特定辐射级别,预测高能带电粒子何时达到峰值。该系统的设备可测量太阳风暴中首先抵达地球的高能、高速带电粒子流强度,从而使研究人员提前评估此后到达地球、速度较慢、但潜在危险更大的粒子流,预测其潜在危险水平。

    报告作者之一、特拉华大学科研人员约翰·比伯说,提前166分钟发出预警,可让在太空执行任务的航天员躲进航天器内的隔离区,也可提醒在地球磁场较弱的极地飞行的驾机者及时降低飞行高度,以便受到地球磁场更多保护。

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