科學(xué)家警告：強磁暴或?qū)⒃俣葋硪u
日期：2010-08-12 16:57:01
2012年9月22日午夜，美國紐約曼哈頓區(qū)上空將布滿五彩斑斕的光幕。幾秒鐘后，該地區(qū)所有電燈泡開始變暗并閃爍不定，接著光線在瞬間突然增強，燈泡變得異常明亮。隨后，所有電燈全部熄滅。90秒以后，整個美國東部地區(qū)都將停電……
這條帶上有述“假想”內(nèi)容的消息刊登在近日英國New Scientist網(wǎng)站上——其依據(jù)是一份美國國家科學(xué)院在2009年1月發(fā)布的有關(guān)2012年太陽風(fēng)暴的特別報告，該報告最后的結(jié)論是：這種災(zāi)難極有可能會發(fā)生。
而美國宇航局的科學(xué)家日前也再次發(fā)出警告，認為太陽風(fēng)暴襲擊地球的幾率非常大，希望全球作出相應(yīng)的準備。科學(xué)家們認為，太陽風(fēng)暴在2013年襲擊地球的幾率在不斷的攀升。
與此同時，“太陽風(fēng)暴將抵達地球，或影響全球通信”。一個源自美國宇航局專家的預(yù)測也成為日前熱議焦點。但是，幸運的是，此次預(yù)計襲擊地球的太陽風(fēng)暴并未帶來通訊中斷以及其他災(zāi)難，但這并不能摒除未來人類將免受強磁暴襲擊的可能。
太陽風(fēng)暴與磁暴并非一回事
王永福是北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、長江學(xué)者宗秋剛的一名博士生。
王永福告訴記者，太陽風(fēng)暴主要是指所謂的“日冕物質(zhì)拋射事件”，是太陽的爆發(fā)活動，它的空間尺度很大，比地球大很多個量級。而地球本身是有磁場的行星，地球的磁場與太陽風(fēng)相互作用，形成了一個叫做磁層的空腔，將太陽風(fēng)有效地屏蔽在外面。
“當日冕物質(zhì)拋射事件到達地球時，會和地球的磁層相互作用，這才會形成所謂的地磁暴。”王永福告訴《科學(xué)時報》，伴隨地球磁層內(nèi)部的等離子體和電磁場的擾動，會產(chǎn)生極光；同時還將在輻射帶區(qū)域產(chǎn)生很高通量的殺手電子等等。
“除非到了地球的磁層外面，一般所說的太陽風(fēng)暴，對人類的影響都集中在磁層空間內(nèi)，往往是在地面或者近地空間。”王永福強調(diào)，例如電網(wǎng)，GPS、北斗等通訊導(dǎo)航，跨越極區(qū)的國際航班，低軌道的空間站等等。
然而，發(fā)生日冕物質(zhì)拋射事件的同時，往往先會有太陽耀斑的發(fā)生，這些太陽X射線耀斑到達地球的時間很短，會干擾地球的電離層。“還有太陽高能質(zhì)子事件，也先會到達地球（需要大約幾小時從太陽運動到地球），而日冕物質(zhì)拋射（以及伴隨的行星際激波）往往會在1～4天之后才會影響到地球，產(chǎn)生地磁暴。”王永福補充說。
“太陽風(fēng)暴和磁暴的概念是完全不一樣的，對人們的影響也不一樣。”王永福強調(diào)。
“這次發(fā)生的是一個雙峰磁暴，與一般的磁暴還有一定區(qū)別。”北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、長江學(xué)者宗秋剛在接受《科學(xué)時報》記者采訪時說，“雖然目前并沒帶來嚴重的后果，但是雙峰磁暴往往有一個較長的恢復(fù)期，接下來的時間，我們依舊需要加強監(jiān)測和研究。”
所謂雙峰磁暴，是指前一個磁暴還沒有恢復(fù)（往往處于恢復(fù)相的初始階段）又發(fā)生了另外一個磁暴，“這種情況往往是由于行星際激波和激波后面的日冕物質(zhì)拋射及磁云的先后作用造成的”，宗秋剛指出。
“2003年10月28日發(fā)生的萬圣節(jié)磁暴就是一個典型的雙峰磁暴。”宗秋剛舉例說，2003年，發(fā)生的萬圣節(jié)磁暴(Halloween Storm)，嚴重影響甚至破壞了搭載在包括SOHO以及許多近地軌道衛(wèi)星上的電子儀器，對經(jīng)濟、社會和科學(xué)活動都造成了巨大損失。
“不過，雖然這次磁暴只是一個普通的磁暴，但是，這并不意味著未來不會發(fā)生較大的磁暴。”宗秋剛提醒說，“媒體在報道過程中一定要注意準確使用科學(xué)術(shù)語，不要把‘太陽風(fēng)暴’與‘磁暴’等概念混為一談。”
“大的太陽風(fēng)暴不一定會產(chǎn)生大的磁暴。但是，大的磁暴產(chǎn)生肯定是因為大的太陽風(fēng)暴”，宗秋剛指出。
2012年或2013年將遭強磁暴襲擊
“2012年或2013年肯定會有2～3個強磁暴襲擊磁層。”宗秋剛明確表示，“但是，這個究竟大到什么程度，現(xiàn)在還不好下結(jié)論。”
針對美國宇航局發(fā)布的警告，宗秋剛認為，美國宇航局作出這個判斷最主要的依據(jù)是太陽活動的規(guī)律。
在宗秋剛看來，隨著太陽逐步進入第24個太陽活動周（高度活躍階段），日冕物質(zhì)拋射事件會越來越多，相應(yīng)地也會產(chǎn)生大的磁暴。但是，太陽活動本該在2007年或2008年就逐漸進入高發(fā)期。但它一直非常平靜，直到今年8月1日才有了第一次較大的爆發(fā)。
“如果經(jīng)常有小的太陽風(fēng)暴，發(fā)生較大太陽風(fēng)暴的幾率反而比較小。最怕的就是能量很長時間得不到釋放，突然一次釋放就很可能是巨大的太陽風(fēng)暴。”宗秋剛指出。
太陽活動是有規(guī)律可循的，每隔11年就會進入一次太陽活動高峰期，這時太陽會向外拋出很多物質(zhì)，就像“打噴嚏”一樣，這讓離它1.5億萬公里的地球也會“感冒”。然而，按太陽耀斑爆發(fā)的X射線的強度大小，太陽耀斑爆發(fā)從小到大可分為A、B、C、M、X五級。
“上一次太陽活動高峰期是在2000年至2001年，而在第24個太陽活動周，太陽一直處于‘沉睡’狀態(tài)。所以，下一次太陽活動高峰期可能出現(xiàn)在2012年至2013年。”宗秋剛預(yù)測。
“2012～2013年將是太陽活動的活躍期，2013年將會爆發(fā)的太陽耀斑，有可能達到X28的最大值。”宗秋剛說，“2003年11月4日爆發(fā)的X28級太陽耀斑，由于不是面對地球噴發(fā)，人類幸運地逃過一劫。但假若2013年的巨大太陽風(fēng)暴剛好朝向地球，從而引發(fā)較大磁暴，那么全球通訊癱瘓、電力系統(tǒng)中斷都是有可能發(fā)生的。”
“不過，太陽耀斑最多只持續(xù)幾個小時，只要那段時間并沒有太陽風(fēng)暴（日冕物質(zhì)拋射）向地球方向噴發(fā)，人類就會相對安全，人們也不必過于擔心。”宗秋剛強調(diào)。
面對“沉睡”的太陽即將醒來，而預(yù)測太陽風(fēng)暴時間和強度的重擔也落在了為人們保駕護航的科學(xué)家身上。然而對此宗秋剛顯得有些無奈。
宗秋剛直言，太陽系是一個很大的系統(tǒng)，中間涉及到的物理過程覆蓋了很大的時間和空間尺度，需要利用超級計算機進行多尺度的等離子體數(shù)值模擬，結(jié)合衛(wèi)星以及地面的實地和成像觀測，理論分析等，才能逐步將這個問題比較徹底地理解清楚，進而為人類利用空間提供支持，這也是空間天氣研究的主要目標。
“但是，依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)水平，科學(xué)家要準確預(yù)報太陽風(fēng)暴發(fā)生的時間和強度是非常困難的事情。太陽活動預(yù)報尤其是劇烈太陽活動預(yù)報依然是空間天氣預(yù)報中最困難的部分。”宗秋剛語氣有些低沉。
不過，在宗秋剛看來，太陽風(fēng)暴對人類的影響一直存在，只是近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類建立的高技術(shù)系統(tǒng)規(guī)模越來越大，對這些系統(tǒng)的依賴程度也越來越高，人們對這些空間科學(xué)也越來越關(guān)注。
當記者問到如何應(yīng)對準確預(yù)報這一巨大的困難時，宗秋剛認為，“一方面，我們應(yīng)及時做出預(yù)報模型，避免較大的損失；另一方面，我們也應(yīng)該抓住這次機會，深入研究，力圖在未來把人類遭受的損失降到最低”。
