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耀斑科普知識(shí):耀斑,來自太陽的不速之客

時(shí)間: 邱惠844 分享

耀斑科普知識(shí):耀斑,來自太陽的不速之客

  幾年前,山東石島太陽射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了太陽射電暴過程,太陽爆發(fā)強(qiáng)耀斑,級(jí)別為X1.1級(jí),引起電離層短波吸收增強(qiáng),我國全境短波通信受到顯著影響。對(duì)于這次耀斑事件產(chǎn)生的影響,國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心工程師王傳宇表示,“這種強(qiáng)度的太陽耀斑還是比較普遍的,不會(huì)給日常生活帶來太大的干擾,大家不必緊張。

  其實(shí),這并不是太陽耀斑最早出現(xiàn)的記錄。早在1859年,兩位英國的天文學(xué)家分別用高倍望遠(yuǎn)鏡觀察太陽。他們同時(shí)在一大群形態(tài)復(fù)雜的黑子群附近,看到了一大片明亮的閃光發(fā)射出耀眼的光芒。這片光掠過黑子群,亮度緩慢減弱,直至消失。這就是太陽上最為強(qiáng)烈的活動(dòng)現(xiàn)象——耀斑。

  神秘的太陽耀斑及其暴發(fā)

  在科技不發(fā)達(dá)的時(shí)代,太陽耀斑及其出現(xiàn),圍繞這一現(xiàn)象曾經(jīng)有著許多神秘故事,其中與“瑪雅預(yù)言”有關(guān)的傳說最為引人注目。根據(jù)此預(yù)言,根據(jù)瑪雅預(yù)言所說,太陽紀(jì)只有五個(gè)循環(huán),一但太陽經(jīng)歷過5次循環(huán),地球就要?dú)纭6谖逄柤o(jì)開始于公元前3113年,歷經(jīng)瑪雅大周期5125年后,就在公元2012年12月22日前后結(jié)束。此外,宗教經(jīng)文(比如《圣經(jīng)》)說到:我們即將迎接宣判日的到來,充滿了火焰和硫磺石,離我們最近的恒星將給我們帶來難以想象的酷熱!

  傳說綜歸傳說,是與當(dāng)時(shí)人們對(duì)事物認(rèn)識(shí)的局限性密切要關(guān)的,不足以采信??茖W(xué)研究表明,太陽耀斑是在太陽的色球和日冕過渡層中發(fā)生的一種局部輻射突然增加的太陽活動(dòng)。太陽上的等離子被加熱至一千萬度,電子、質(zhì)子及一些重離子被加速到接近光速。這些離子發(fā)出的電磁波波段由電磁波譜上的長波微波至最短波長的γ射線。大部份耀斑都出現(xiàn)在太陽活躍的區(qū)域如黑子附近,即是太陽表面磁場(chǎng)線露出日冕的部份。耀斑的能量主要來自于日冕突然釋放的磁能。耀斑出現(xiàn)后,可以觀察到亮度突然增加,射電波、紫外線、X射線流量也會(huì)猛增,有時(shí)還會(huì)發(fā)射高能的γ射線和高能帶電粒子。耀斑所放出的X射線及紫外,可影響地球大氣層中的電離層,破壞人類的電磁通訊。

  太陽耀斑對(duì)人類生產(chǎn)生活的影響

  太陽耀斑分為A、B、C、M、X五級(jí),強(qiáng)度依次增加。其中M、X級(jí)耀斑爆發(fā)會(huì)給近地空間環(huán)境帶來顯著的影響。3月出爆發(fā)的即為X級(jí)耀斑

  耀斑對(duì)地球空間環(huán)境造成很大影響。太陽色球?qū)又幸宦暠ǎ厍虼髿鈱蛹纯坛霈F(xiàn)繚繞余音。耀斑爆發(fā)時(shí),發(fā)出大量的高能粒子到達(dá)地球軌道附近時(shí),將會(huì)嚴(yán)重危及宇宙飛行器內(nèi)的宇航員和儀器的安全。2003年10月底11月初,一場(chǎng)有記錄以來最大的太陽耀斑爆發(fā),國際空間站的宇航員不得不到空間站上防護(hù)相對(duì)較好的服務(wù)艙中尋求庇護(hù)。在地球上,瑞典南部的5萬戶居民還是短暫地失去了電力供應(yīng)。

  當(dāng)耀斑輻射來到地球附近時(shí),與大氣分子發(fā)生劇烈碰撞,破壞電離層,使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信,以及電視臺(tái)、電臺(tái)廣播,會(huì)受到干擾甚至中斷。耀斑發(fā)射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用,產(chǎn)生極光,并干擾地球磁場(chǎng)而引起磁暴。這里還有一個(gè)“悲慘”的故事。二戰(zhàn)期間的某一天,德國前線戰(zhàn)事吃緊,后方德軍司令部報(bào)務(wù)員布魯克突然發(fā)現(xiàn)無線電臺(tái)耳機(jī)里的聲音沒有了。檢查機(jī)器,電臺(tái)完整無損,撥動(dòng)旋鈕,改變頻率,仍然無濟(jì)于事。結(jié)果,前線失去聯(lián)系,陷入一片混亂,戰(zhàn)役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉!冤枉!”實(shí)際上,后來查清這次無線電中斷,“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;就是耀斑。

  此外,耀斑對(duì)氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響。通過分析太陽射電暴過程中不同波段的通量變化,對(duì)于空間天氣預(yù)報(bào)員判斷太陽風(fēng)暴強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù),進(jìn)而預(yù)測(cè)地球空間環(huán)境受到的影響起著無可替代的作用。正因?yàn)槿绱耍藗儗?duì)耀斑爆發(fā)的探測(cè)和預(yù)報(bào)的關(guān)切程度與日俱增,正在努力揭開耀斑迷宮的奧秘。

  我國初步具備耀斑觀測(cè)及相關(guān)能力

  早在2010年初,由中國家氣象局等部門共同投資近250萬元建設(shè)的我國第一座太陽光球色球觀測(cè)項(xiàng)目就已在石島建成。項(xiàng)目位于石島灣石島氣象臺(tái)新址,主要在淺海礁石上建設(shè)一座太陽光球色球望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)塔,安裝相應(yīng)的觀測(cè)設(shè)備和觀測(cè)數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng),開展空間天氣觀測(cè)業(yè)務(wù),建立觀測(cè)站與國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心的數(shù)據(jù)通訊鏈路,為國家空間天氣業(yè)務(wù)的開展提供支撐。

  其建成,將實(shí)現(xiàn)對(duì)空間天氣源頭太陽的地基監(jiān)測(cè),提升對(duì)空間天氣的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力,為國家不同部門開展空間天氣業(yè)務(wù)服務(wù)提供信息支撐,特別是對(duì)載人航天、衛(wèi)星發(fā)射等具有十分顯著的作用。

  山東石島的太陽射電望遠(yuǎn)鏡在投入業(yè)務(wù)運(yùn)行以來,在空間天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中發(fā)揮著重要的作用,并在“天宮一號(hào)”、“神舟八號(hào)”服務(wù)中做出了貢獻(xiàn)。隨著太陽活動(dòng)高年即將到來,作為國家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心的主力監(jiān)測(cè)設(shè)備,石島太陽射電望遠(yuǎn)鏡將承擔(dān)起更為艱巨的重任。

  (文/孫彥)

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  【作者:孫彥(微信公眾號(hào):魯小象)】

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