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不是隨便說說,太陽喘口氣,對地球都有實質性的物質影響!

7月
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2019

2019年7月11日22時 今日科學 博科園

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太陽喘口氣,對地球都有實質性的物質影響!1859年9月1日太陽天文學家理察·卡靈頓(Richard Carrington)目睹了太陽黑子在消失前突然短暫地閃過亮光。第二天黎明前,地球大部分地區都爆發了極光,南至加勒比海和夏威夷,南至智利。這一事件不僅在一些通常不會出現的地方產生了可見光,而且還讓全球的電報系統陷入混亂。

考慮到卡靈頓時代的技術水平,地磁風暴的影響僅限於電報服務中斷。如果今天發生類似的事情,世界技術基礎設施可能會陷入停頓。像地磁風暴這樣的極端太空天氣事件現在比過去更具破壞性。這是由於我們對空間技術系統的更大依賴,這些技術系統可能受到地球大氣中電流和高能粒子影響。

太空天氣威脅

我們可以把空間想像成一個寂靜、空曠的空間,而太陽只是一個遙遠的光和熱的來源,當然這並不一定是真的。太陽和地球以更複雜、更親密、有時甚至更危險的方式聯繫在一起。太陽黑子是太陽光球層上的暫時現象,比周圍的區域看起來要暗。太陽黑子可以持續變化,可能只持續幾個小時到幾天,或者更激烈的甚至幾個月。太陽黑子總數長期以來一直被認為是隨著太陽周期大約11年的重複而變化。

太陽黑子活動的高峰稱為太陽活動的最大值,而平靜期稱為太陽活動的最小值。太陽黑子伴隨著電磁輻射(耀斑)爆發和日冕物質拋射(CME)等次生現象(物質的突然爆發),伴隨著太陽高能粒子(SEPs),表明了強烈的磁活動。太陽耀斑是太陽能量的突然釋放,而CME則是從太陽向太空發射熱等離子體。引發耀斑和日冕物質拋射的確切機制仍在爭論中,但太陽黑子群越大,太陽活動就越劇烈。太陽不斷地噴射出高能電子、質子和其他原子核來轟擊地球。

太陽耀斑和日冕物質拋射(CMEs)釋放出大量能量和帶電粒子。與地球上層大氣猛烈碰撞,在那裡它們可以引發地磁風暴。地磁風暴中的帶電粒子會引起地球磁場擾動,對電力系統產生影響。地磁風暴產生許多影響,如電壓中斷導致停電;增加石油管道腐蝕的土壤電壓變化;衛星、無線電和蜂窩通訊網絡中斷;暴露於高水平的輻射之下;減少極地航線的航班。地球磁場在兩極都較弱,因此一些粒子通過地磁風暴進入地球大氣層。

太陽天氣效果

太陽活動對北美電網的不利經濟影響已得到充分證明,例如1992年至2010年向美國能源部報告的電力擾動中,有4%可歸因於強地磁活動。研究氣候變化對經濟的影響已經有一段時間了,那太陽呢?有趣的是,雖然空間天氣研究是一個迅速發展的領域,但評估其總體社會和經濟影響的學術工作似乎還處於起步階段。目前,研究太空天氣對經濟的影響,對太陽活動的測量是太陽在特定時間產生的太陽黑子數量,幸運的是,這些數據是公開。

在實證分析中,研究發現經濟合作與發展組織34個成員國的國內生產總值(GDP)隨著太陽活動的增加而下降。平均而言,太陽能活動每增加1%,GDP就至少減少0.06%。研究發現,地磁風暴的負面經濟影響在北緯地區更為顯著。然而,地磁風暴的影響並不局限於高緯度地區,在英國、芬蘭、瑞典、西班牙和美國都有記錄美國、加拿大、南非、日本、中國和巴西。研究結果表明,在信息和通信領域,地磁風暴造成的破壞要大得多。

博科園|文:Michael Batu/The Conversation

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