上期咱們說了宇宙線,這個來自宇宙深空的高能帶電粒子射線,它的能量要超過離咱們最近的恆星,也就是養育了地球生物的太陽所放出的輻射。當然,當時我的話只說了一半。畢竟恆星是由氫、氦和微量的較重元素構成的巨型發光等離子體球體。夜晚的天空中,那些發光的星星中除了少量的行星外,其它的絕大多數都是恆星。可見恆星能量的強大。同樣,咱們頭頂的太陽,現在正值中年,也就是天文學中所說的主序期,因為一般來說恆星的整個生命週期分為醞釀期、主序期、膨脹期和坍縮期。最開始,也就是恆星還沒有形成前,他們會以分子云的狀態瀰漫在宇宙中,在引力擾動的作用下,比如咱們的太陽,他們還是分子云,也就是原始星雲的時候,他的身邊就可能有一顆大質量的恆星,在那個恆星走到生命盡頭,發生了超新星爆發後,所造成的引力擾動,導致了這個原始星雲內部的的元素逐漸發生聚集和坍縮,在經過幾十萬年後,就逐漸形成了以它為中心的星系,也就是原始的太陽系,可以說,咱們現在這個太陽可能算是第二代恆星了,也算是星二代了。
那這個階段也就是恆星的醞釀期,而隨著時間的推移,太陽內部的溫度和壓力達到極限,進而導致了內部核心中的“氫元素”開始發生核聚變,產生內部能源抗拒引力收縮的力直到達至靜力平衡。從此開始,太陽也就到了他的第二個階段,也就是主序期。或叫主序星”。它自己的星系也慢慢地成型了,星系中的行星也終於可以開始享受太陽穩定的能量輸出了。這時候的太陽,他的質量、電磁輻射、熱核反應和物質運動都會處在一個相對平穩的狀態,但是雖然它整體的狀態是寧靜的,但是您可別忘了,絕大部分的星球都是由自己的氣候的,你比如咱們的地球,有風雨雷電等現象,而作為全是由氫和氦組成的太陽也同樣有自己的氣候。但不同的是咱們地球的氣候都是因為大氣層而產生的,而太陽的活動的能量都來自於他自己的磁場。他表面類似地球氣象活動的擾動現象也是由它自己的磁場變化而引起的,如果這種擾動大到一定程度了,那麼就可以被稱為太陽風暴了。只不過,太陽風暴的表現形式比較特殊,通常是以黑子啊、耀斑啊、日珥爆發、日冕物質拋射等形式體現的。
而太陽上出現了太陽黑子,那麼就意味著,太陽風暴就快開始了,這是因為,這個太陽黑子就是太陽表面磁場聚集的表現。你可能覺得,太陽黑子,聽著就不大,也確實,咱們觀測的時候,他其實就是太陽表面上的一個小黑點,但是您別忘了,太陽的體積可是地球的130萬倍啊,所以咱們觀測到的太陽表面出現的那一個個小黑點,其實他們的面積基本都和咱們地球本球相當啊。由此爆發出的耀斑、日珥和日冕的物質拋射,很輕鬆就能影響到地球,太陽黑子爆發的弱還好說,如果太陽黑子的運動很強,也就意味著太陽風暴的強度也會很大,到時候,剛才提到的耀斑、日珥和日冕的物質拋射這些現象就會同時出現。
他們一般會發射出很多不同的輻射源,比如電磁輻射,他們一般都是以光速運動的,只要8分鐘就能到達地球,稍微慢點的高能粒子,一般也只用10幾分鐘就能到達地球,因為它的執行速度和宇宙線差不多,都是接近光速。最慢的等離子云所形成的的激波,類似於衝擊波,也只要需1-4天就能到達地球。這一輪一輪的攻擊所給地球帶來的傷害也是不同的。
那咱們接著說說,太陽風暴對咱們的生活能帶來什麼影響。
首先是太陽風對咱們的輸電系統的破壞,當然,太陽風不會直接作用到電網上,但是太陽風中的等離子體流會與咱們地球的磁層相互作用,引起地球磁場的強烈擾動,也就是地磁暴和磁層亞爆,其實地磁暴和磁層亞爆是兩個既有聯絡又有區別的現象,地磁暴是全球性的磁場擾動,而磁層亞爆是一種短暫的,只發生在地球入夜的那個半球的太空區域。咱們看到的極光就是亞爆爆發的結果,平均每天會爆發個3-4次。雖然這是種常態化的現象,但是如果強烈的太陽風吹過地球,他就會讓地磁暴和磁層亞爆發生劇烈的變化,併產生地磁感應電流,讓我們地面上電網的變壓器出現飽和狀態,輕則導致變壓器跳閘受損,重則可以讓整個變壓器燒燬。1989年,一個強磁暴就曾經讓加拿大的一出巨型電力系統損壞,損失都波及到美國了,甚至連海底的輸油管、海底光纜,和天上的衛星都造成了損失。
既然說到了衛星,那麼接下來我就說說太陽風暴中高能粒子輻射對於衛星和空間站的安全威脅。由於太陽風中的粒子都是帶電的,這些高能帶電粒子撞擊和穿透衛星,會引起衛星內部電子訊號的混亂,輕則,會產生錯誤的資料干擾衛星的正常工作,重則可以讓衛星直接神經錯亂,如果能及時啟用備用系統還可以挽救,如果挽救不及時,那衛星不是墜入地球就是飛進深空中了,89年那場太陽風,就造成了太空40多起衛星的異常。那除了對衛星的干擾之外,這些高能粒子也會危及宇航員的生命,上期咱們提到過的宇宙線就是這樣的高能帶電粒子,在太陽風暴發生期間,這種高能粒子的輻射量可以激增到正常情況的上百倍,甚至這些強力的轟擊可以讓宇航員的眼前冒金星,這是因為高能粒子穿過視網膜神經造成的,如果宇航員在出倉的時候遇到太陽風暴,那麼他將會受到致命的輻射劑量。那就不是眼冒金星那麼簡單了。就得馬上接受治療了。
對天空的衛星和空間站造成影響的其實還不止高能粒子本身的轟擊,您別忘了,咱們還有稠密的大氣層呢,這些來自太陽風的強電磁輻射和粒子輻射還可以使高層大氣密度發生劇烈變化。在美國的哥倫比亞號太空梭第一次飛行的時候,就遇上了太陽風爆發,瞬間造成了高層的大氣密度大幅度的上升,就好比你正在努力加速騎腳踏車向終點線衝鋒,結果突然前面遇到了一片沙地,阻力瞬間增大,為了保持速度和平衡你只能更快速的用力衝過這邊沙地。而當時的哥倫比亞號太空梭就遇到了這樣的情況,正在它全力油門衝出地球引力拖拽的時候,突然增加的大氣密度讓太空梭的遇到的阻力增加,幸虧當時帶的燃料多,並採取了應急措施,才讓太空梭有驚無險的衝出了大氣層,而這種大氣密度的突然變化,也會對同樣停留在低軌道的衛星產生拖拽效應,就好比飄在海面上的小船會隨波逐流一樣。因此而墜落的衛星也是屢見不鮮的。
除了大氣層密度的變化之外,包裹在大氣層外面還有一層電離層,如果聽過上期宇宙線節目的朋友應該記得,宇宙線最早就是在高空被發現,而發現他的時候,所處的位置就處在大氣層外圈的電離層。那麼,當太陽風暴轟擊地球的時候,也會對咱們地球的電離層產生強烈的擾動,而咱們很多通訊和導航的訊號就是在它下面傳播的,比如咱們的短波無線電訊號,他就會因為強烈的電磁擾動而讓訊號受到衰減甚至中斷失效。
那說了這麼多,其實說的大部分都是針對咱們人類的科技裝置所受的影響,但是說俗氣一點,這些無非都是身外之物,壞掉了還可以再生產,而太陽風對人體的危害咱們就得格外注意了。在1965年和1972年曾經發生過兩次大的太陽風事件,根據科學家的觀測,1965年的那次太陽風導致了地面的中子數量增加的90倍,大家可能對這種中子的危害沒有直觀的感受,那我詳細說明一下,上期咱們也提到了中子,它是微觀世界中質量超大的一種核子,如果它以高速轟擊我們人類,會對我們的組織細胞造成嚴重的破壞,咱們的細胞分子如果遭到了破壞,就相當於構成咱們人類最基本的單位受到了損傷啊,細胞失去了再生的能力甚至失去了活力,那麼人也同樣會有生命危險,不知道大家有沒有聽說過中子彈,他被軍事專家稱為戰神,和最乾淨的炸彈,因為它的主要殺傷源不是衝擊波,不是熱能,也不是致命的強輻射,而是用高能高速的中子來殺傷敵人的,由於它穿透力極強。在殺傷半徑範圍內,中子可以穿透坦克的鋼甲和鋼筋水泥建築物的厚壁,殺傷其中的人員。中子穿過人體時,使人體內的分子和原子變質或變成帶電的離子,引起人體裡的碳、氫、氮原子發生核反應,破壞細胞組織,使人發生痙攣,間歇性昏迷和肌肉失調,嚴重時會在幾小時內死亡。並且中子彈是在核彈的基礎上研發出來的,也被稱為第三代核武器。
話題稍微有點遠,不過太陽風暴的中子和武器級的中子還有本質的區別的,雖然在太陽風暴會增加地表的中子數量,但是隻要他不以高速轟擊我們人體,大家還是不用擔心的。那在1972年的那場太陽風過後,人們發現,這些能量電子在大氣層中會產生化合物,直接影響咱們的臭氧層。讓它變薄。這個危害也是非常的大的。除此之外,還會引起地球的大氣環流變化,雷電活動增加等等極端天氣的發生機率。
不過隨著科技的發展,咱們對於太陽風暴,這種太陽偶爾打嗝的現象已經可以做到有效的預報了,但由於咱們人類對於電力的依賴越來越重,未來電網的安全依然是我們要時刻關注的一個安全範疇。