卡靈頓在1859年超級耀斑爆發(fā)當(dāng)天的記錄手稿
2015年6月17日~18日發(fā)生的一次日冕物質(zhì)拋射(CME)事件
新浪科技訊 北京時間9月28日消息，據(jù)英國廣播公司(BBC)網(wǎng)站報道，這原本可能只是一個普普通通的夏日夜晚。但在1859年8月29日晚上8點(diǎn)，美國新奧爾良地區(qū)的居民們意識到一定發(fā)生了什么不尋常的事情。整個夜空都在閃爍著綠色光芒，火星四濺，仿佛下起了火雨。
很快，這夜空中的“火焰”轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N血紅的顏色，照亮了街道，房屋和人們驚恐的臉。那個夜晚，東到夏威夷，西至倫敦的人們都目睹了夜空中這不可思議的一幕。
有些人認(rèn)為這是上帝的旨意，或是饑荒即將來臨或是一場革命即將發(fā)生的預(yù)兆。而那些稍具科學(xué)頭腦的人們則猜想這種情況或許與天氣現(xiàn)象有關(guān)，或許這與寒潮活動有關(guān)。
2012年8月31日，太陽表面發(fā)生的一次強(qiáng)烈耀斑爆發(fā)
2003年10月28日發(fā)生的一次太陽爆發(fā)事件
卡靈頓事件
事實上，這的確是天氣，但這是另外一種天氣——空間天氣。就在大約17小時之前，一名英格蘭天文學(xué)家理查德·卡靈頓(Richard Carrington)正在描繪日面黑子圖，突然間他注意到日面上出現(xiàn)了一次明顯的閃光過程，但很快就消失了。
卡靈頓意識到這件事非同尋常，并且這兩件事情在時間上非常巧合。但在一開始他對于將這兩個事件聯(lián)系在一起仍然感到猶豫——一場由太陽發(fā)出的風(fēng)暴所驅(qū)動的太空光電秀？畢竟這樣的想法怎么說都太不可思議了！
但在經(jīng)過反復(fù)考慮后，卡靈頓仍然決定將這兩次事件聯(lián)系到一起，并且在多年之后證明，他這樣做是正確的。我們傾向于把太陽看做是一個永恒的宇宙燈塔，日復(fù)一日，一個世紀(jì)接著一個世紀(jì)平穩(wěn)地為我們提供光熱。而卡靈頓意識到，太陽的真實情況可能要比我們原先想象的要狂暴的多。
引發(fā)這場照亮夜空事件的元兇是太陽上發(fā)生的一次劇烈爆發(fā)，其釋放的能量相當(dāng)于100億顆原子彈當(dāng)量。在我們太陽系中，這是近500年來最為劇烈的一次爆發(fā)事件?，F(xiàn)在，這一事件被稱作“卡靈頓事件”，這是一次極為極端的空間天氣事件，所謂“空間天氣”主要是指由于太陽活動造成了空間環(huán)境變化情況。太空是一個充滿敵意的地方，一個電磁風(fēng)暴，太陽風(fēng)，電子流，等離子云和劇烈輻射肆虐的世界。
根據(jù)英國政府在2015年7月發(fā)表的最新報告，如果當(dāng)前再次發(fā)生一次“卡靈頓事件”，那么它將可能引發(fā)災(zāi)難性的混亂。我們的衛(wèi)星通訊將可能中斷，GPS導(dǎo)航失效并引發(fā)全球性的大斷電，并且可能持續(xù)一年以上的時間。我們將不再能夠收聽廣播，觀看電視，沒有手機(jī)信號，沒有互聯(lián)網(wǎng)，所有插電使用的電器都將失效。
火車將會停運(yùn)，路燈全部熄滅。由于沒有GPS導(dǎo)航，航班將全部停運(yùn)，并且因為人類社會的大部分資金都是以電子數(shù)據(jù)的形式存儲在銀行數(shù)據(jù)庫中，因此我們的錢也將所剩無幾。一句話，這樣的災(zāi)難將會摧毀人類社會，造成數(shù)萬億美元的巨大損失。
太陽每天的日常變化不會造成嚴(yán)重的問題，這是因為地球擁有可以保衛(wèi)自身的磁場。你或許感受不到地球磁場的存在，但如果沒有地球磁場，你將不能存活。我們用美國宇航員克里斯·哈特菲爾德(Chris Hadfield)的話來舉一個例子?？死锼乖?012年至2013年期間在國際空間站上度過了145天，并且在所有醒著的時間里都非常忙碌的開展各項工作。他說：“在太空中，如果你閉上眼睛然后等待，你幾乎肯定會時不時看到一道閃光。”
每一次這樣的閃光都是宇宙射線造成的，這是宇宙深處的高能粒子，這些粒子穿透國際空間站的艙壁并直接撞擊你的視網(wǎng)膜，并在你的大腦中激發(fā)一次閃光的信號。
哈特菲爾德表示：“這些宇宙射線可能來自太陽，也可能來自宇宙中其他的恒星。這些粒子流穿越了廣袤的時空，而你實際上用你自己的視覺系統(tǒng)直接‘看到’了這種輻射。”
由于太陽比任何其他恒星都更加靠近我們，相比其他恒星，太陽對我們造成的影響就要大得多。
冰島上空的北極光
一次劇烈的日冕物質(zhì)拋射事件對地球磁場造成的沖擊
耀斑與日冕物質(zhì)拋射
在學(xué)校里，我們被教育說太陽是一個氣體球，但嚴(yán)格來說這種說法不正確。實際上，太陽是由等離子體組成的：由于溫度極高，組成太陽的氣體原子已經(jīng)完全電離，成為帶電粒子。
聽到等離子體的說法似乎會讓很多人覺得非常陌生，但實際上并非如此。我們家里用的熒光燈燈管中和等離子電視中都存在著這種物質(zhì)，唯一不同的是相比之下，太陽表面的溫度要高得多，超過5500攝氏度。在一個平靜的白天里，這些具有破壞性的的“蒸汽”從太陽表面向四面八方發(fā)出，一直向前抵達(dá)海王星軌道之外——超過日地距離的100倍以上。
但在某些時候，太陽也會顯出它狂暴的一面。和地球一樣，太陽也有自己的磁場。太陽磁場也和地球一樣擁有南北磁極，在兩極之間由磁感線相互連接。
隨著太陽自轉(zhuǎn)，組成太陽的等離子體物質(zhì)同樣會隨之運(yùn)動，而由于太陽并非一個固體球，其不同緯度上的自轉(zhuǎn)速度存在差異，而轉(zhuǎn)動速度較大的赤道地區(qū)就有可能造成磁感線的扭曲纏繞。在太陽黑子發(fā)生的區(qū)域，磁感線的扭曲纏繞達(dá)到極限，以至于堆積突破日面，在此過程中將一股等離子體物質(zhì)也向上帶起。而有些時候磁感線被繃緊到極限，隨后發(fā)生突然的斷裂。此時就會發(fā)生耀斑現(xiàn)象。耀斑是太陽系內(nèi)最為劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象之一，發(fā)生在太陽大氣層中的這種爆發(fā)事件會釋放出強(qiáng)烈輻射。這種輻射以光速傳播，只需8分鐘便可抵達(dá)地球，而這正是卡靈頓當(dāng)時在日面上所看到的的那道強(qiáng)烈閃光。
緊接著太陽上又發(fā)生了第二次爆發(fā)事件：一次日冕物質(zhì)拋射(CME)，簡單說就是一股包含數(shù)十億噸等離子體物質(zhì)的強(qiáng)烈粒子流。在一次CME爆發(fā)事件中，粒子流將需要數(shù)小時時間才能掙脫太陽表面，而一旦掙脫，它將以每小時700萬英里(約合1126萬公里)的速度高速前進(jìn)。在1859年的那次事件中，這股強(qiáng)大的帶電粒子流只用了大約17小時便抵達(dá)了地球。
所有這些爆發(fā)事件都有可能會對地球產(chǎn)生顯著影響。但在此之前我們必須先澄清一件事：美國宇航局非常明確的表示過：即便是在最為極端的情況下，太陽耀斑爆發(fā)所釋放的能量都不足以摧毀地球。
在這樣的太陽爆發(fā)面前，最明顯的影響其實將是壯麗的極光秀，在夜空中舞動的絢爛光影。在正常情況下，極光只能在南北兩極的高緯度地區(qū)觀賞，但一次強(qiáng)烈的CME爆發(fā)事件有時可以讓全世界各地的人們?nèi)寄慷脴O光的出現(xiàn)。
強(qiáng)烈的太陽爆發(fā)將對地球產(chǎn)生顯著影響
SOHO探測器拍攝的太陽爆發(fā)景象
當(dāng)一次CME爆發(fā)中攜帶的大量等離子體物質(zhì)抵達(dá)地球時，它們將強(qiáng)烈沖擊地球高層大氣原子。這樣的沖擊作用將造成氣體原子的電離，使其短暫性地成為等離子體。但很快原子就會重新恢復(fù)原樣，并在此過程中產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。
“正常”情況下的極光是由穩(wěn)定的太陽風(fēng)粒子流引發(fā)的，一年之中基本上每天都持續(xù)的發(fā)生著。但欣賞這些極光的最佳位置其實是從地球軌道上。
哈特菲爾德表示：“當(dāng)我在國際空間站上出艙執(zhí)行太空行走任務(wù)時，實際上我正漫步在南極光之中。太陽巨大力量的光影展示在我的身邊彌漫。”
而太陽爆發(fā)的另外一項后果則遠(yuǎn)沒有這么浪漫。
帶電粒子流的沖擊作用會造成地球磁場的劇烈擾動，形成所謂“地磁暴”，持續(xù)時間一般為6~12小時。在此期間，快速變動的地球磁場會在任何近地面的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流，其中包括電話線以及輸電線路，海底電纜，石油以及天然氣管道等等。一旦這股電流進(jìn)入輸電網(wǎng)系統(tǒng)，將會引起電流過載和跳閘，從而引發(fā)大面積斷電。
在1859年，世界各國還沒有建立起現(xiàn)代電網(wǎng)。因此當(dāng)時的那次事件造成的破壞主要是電話線路的起火，電話線路在19世紀(jì)的意義就相當(dāng)于現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)線路，電話線路的癱瘓意味著世界范圍內(nèi)通訊聯(lián)系的中斷。電纜塔架上火星四濺，電報紙起火，電話交換機(jī)爆炸，幾位不幸的接線員被炸傷。
在美國，電報線路和輸電線路出現(xiàn)大面積中斷。在其他一些地方，接線員發(fā)現(xiàn)他們甚至可以直接拔掉電源線，僅僅依靠地磁暴影響產(chǎn)生的電流就能實現(xiàn)線路信號的傳送。
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