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科學生活:太陽屢次“變臉”意味著什麼?
中央政府門戶網站 www.gov.cn   2009年05月27日   來源:科技日報

    近日,美國宇航局的地日關係觀測臺(STEREO)拍到了太陽後側出現的一個很大的太陽黑子。這次發現令不少天文學家歡欣鼓舞,因為自從2007年太陽進入本次活動週期,太陽表面的黑子數量一直處於最低狀態。

    在人們印象中,除了四季和天氣的影響,似乎每天露面的太陽都是一個樣。然而太陽的黑子數量,卻是按照一定的週期由少變多、由多至少的。

    一年多來,太陽黑子玩起了長時間“失蹤”,2008年和今年第一季度的大部分時間都看不到它們的身影。這曾使一些科學家擔憂小冰河期是否將會來臨,而此次發現的大黑子,不僅意味著太陽活動可能重歸正常,同時也離下個太陽活動峰年似乎又近了一步。又有天文學家警告説2012年太陽活動再次達到高峰時,可能産生猛烈的太陽風暴,對人造衛星乃至地面的通訊、電力系統造成巨大破壞。

    去年太陽黑子“確實很害羞”

    “太陽黑子”常用來比喻光鮮之下的陰暗面,但黑子本身其實並不“黑”,只是因為比周圍光球層的溫度低了約1500攝氏度,才顯得暗淡。黑子是太陽活動的標誌,出現的越多則表明太陽活動水平越高。

    早在公元前140年,中國古籍中就有太陽黑子的記載,19世紀的天文學家們又發現了黑子的變化規律:數量從少到多再由多到少,約每11年一個週期。根據歷史資料開始統計以來,從2007年開始已經進入第24個太陽活動週期。而儘管人類已經有能力測量太陽磁場,但觀測黑子的數量,至今仍是了解太陽活動強弱的重要手段。

    在2008年的366天中,有266天沒有太陽黑子活動,在有記錄的年份中僅少於1913年的311天。今年前3個月,沒有黑子活動的天數更是佔到了87%。有人認為如果太陽長期不活躍,有可能導致地球氣溫降低,甚至不只是遏制溫室效應:此前曾有研究發現,歷史上幾次氣溫較低、引發北半球饑荒的小冰河期,也和太陽黑子不活躍有所關聯。

    “不過,儘管此次太陽上無黑子的時間較長,但這種程度依然還不足以被稱為‘異常’。”中國科學院空間環境研究預報中心副主任、中國科學院國家天文臺太陽活動重點實驗室太陽活動預報研究單元研究員王華寧表示,“仍然只是太陽的多種‘變臉’表現之一而已。”

    2012年太陽風暴可能很兇猛

    據專家預測,太陽將在2012年達到下一個活動峰年。此時的太陽爆發活動除了産生更多的黑子和耀斑,也會向周圍空間噴發出大量等離子體,並影響到地球磁場、高層大氣和電離層。這就是所謂太陽風暴。

    與平時存在的太陽風相比,太陽風暴所含的高能帶電粒子密度要高得多,速度也更快。在一個太陽活動週期內,太陽風暴會多次産生,最大的太陽風暴也不一定發生在峰年。太陽風暴在撞擊地球磁場時會造成後者的強烈擾動,産生磁暴,對各種航天器和地面上的無線電、高壓電網和精密電子設備都會形成干擾。在2000年前後的上一次太陽活動高峰期中,就有許多人造衛星暫時失靈。

    那麼,下個峰年的太陽風暴會有多強烈?美國海洋暨大氣總署空間天氣預報中心的太陽物理學家道格·貝塞克接受美聯社採訪時説,下個峰年可能是1913年來最弱的(現在也有較多太陽活動預報專家比較傾向這種觀點),但可能會有一次足以給地球帶來較大破壞的太陽風暴。NASA今年1月發佈的報告更是指出,2012年的太陽風暴可能會造成北美乃至整個北半球的電力癱瘓,甚至在數年間讓這些國家的經濟和基建設施水平發生大幅倒退。

    “當然,最終還是要靠觀測事實説話。”長期從事太陽活動研究的王華寧,語氣仍然很謹慎。“至於太陽風暴對地面輸電網絡的影響,從歷史紀錄來看主要還是對高緯度地區相對較大一些,同時還與輸電線的長短、走向、距離等都有關係。此外,太陽風暴究竟如何影響航天器和地面上的通訊、電氣設備,以及影響的具體程度,仍需要根據具體情況加以研究。”

    應對太陽“變臉”還要做很多

    面對太陽系最主要的光熱來源,人類乃至整個地球在太陽面前都顯得無比渺小。正如貝塞克的形象比喻,“太陽一打噴嚏,地球就要生病。”人們對太陽活動性變化和太陽風暴的擔憂,恐怕一定程度上也正是來自這種無力感。

    其實,人類對太陽活動的認識和預報能力一直在不斷提高,但目前對太陽活動的長期預報還做不到很準確。對幾年後太陽風暴發生的具體時間、強度,更是像精確預測三年後北京幾月幾號會下暴雨、降水量多少毫米一樣困難。

    為應對可能出現的太陽風暴,國外已有科學家建議預先生産大量變壓器等備份設備,並提高衛星和通訊系統的抗輻射能力。我國的太陽活動預測專家也在研究預報方法,力爭較為準確地預測太陽爆發和太陽風暴。

    “對現階段的衛星等航天器來説,它們在太陽風暴面前就像在浩瀚大洋上碰到龍卷風的獨木舟一樣脆弱。”王華寧打了個比喻,要把這些“獨木舟”升級到抗風浪能力強得多的“航空母艦”,還需要長期的理論研究和技術進步。

    太陽劇烈活動時紫外線的流量增加,也會使人體受到更多的輻射。王華寧解釋説,在同一地區,天氣晴朗且太陽處於活躍狀態時輻射出的紫外線是比較強的,而活躍的太陽就是俗話説的“毒日頭”。尤其在高原地區,活躍狀態的太陽更“毒”。不過,地球磁場和大氣層對紫外線具有很強的屏蔽作用。“即便對長時間待在戶外的人,只要採取一定的普通防曬措施,在戶外時儘量避免在太陽下長時間暴曬,也不用太擔心太陽活躍會把自己‘毒’到。”(記者 董子凡)

 
 
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