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Knowing 《先知》精講之五
[ 2009-12-24 08:38 ]

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在劇情中,地球最終毀滅于太陽耀斑的大爆發。那么究竟什么是太陽耀斑呢?它到底有多么大的威力呢?

Solar flare 太陽耀斑

太陽耀斑(Solar flare)是一種最劇烈的太陽活動。周期約為11年。一般認為發生在色球層中,所以也叫“色球爆發”。其主要觀測特征是,日面上(常在黑子群上空)突然出現迅速發展的亮斑閃耀,其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間,亮度上升迅速,下降較慢。特別是在耀斑出現頻繁且強度變強的時候。

別看它只是一個亮點,一旦出現,簡直是一次驚天動地的大爆發。這一增亮釋放的能量相當于10萬至100萬次強火山爆發的總能量,或相當于上百億枚百噸級氫彈的爆炸;而一次較大的耀斑爆發,在一二十分鐘內可釋放巨大能量。除了日面局部突然增亮的現象外,耀斑更主要表現在從射電波段直到X射線的輻射通量的突然增強;耀斑所發射的輻射種類繁多,除可見光外,有紫外線、X射線和伽瑪射線,有紅外線和射電輻射,還有沖擊波和高能粒子流,甚至有能量非常高的宇宙射線。

耀斑對地球空間環境會造成很大影響。太陽色球層中一聲爆炸,地球大氣層即刻出現繚繞余音。耀斑爆發時,發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時,將會嚴重危及宇宙飛行器內的宇航員和儀器的安全。當耀斑輻射到達地球附近時,與大氣分子發生劇烈碰撞,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、電臺廣播,會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用,產生極光,并干擾地球磁場而引起磁暴。

Knowing 《先知》精講之五

此外,耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的影響。正因為如此,人們對耀斑爆發的探測和預報的關切程度與日俱增,正在努力揭開耀斑迷宮的奧秘。

1859年9月1日,兩位英國的天文學家分別用高倍望遠鏡觀察太陽。他們同時在一大群形態復雜的黑子群附近,看到了一大片明亮的閃光發射出耀眼的光芒。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烈的活動現象——耀斑。由于這次耀斑特別強大,在白光中也可以見到,所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是極罕見的,它僅僅在太陽活動高峰時才有可能出現。耀斑一般只存在幾分鐘,個別耀斑能長達幾小時。在耀斑出現時要釋放大量的能量。一個特大的耀斑釋放的總能量高達1026焦耳,相當于100億顆百萬噸級氫彈爆炸的總能量。耀斑是先在日冕低層開始爆發的,后來下降傳到色球。用色球望遠鏡觀測到的是后來的耀斑,或稱為次級耀斑。

傳說,第二次世界大戰時,有一天,德國前線戰事吃緊,后方德軍司令部報務員布魯克正在繁忙地操縱無線電臺,傳達命令。突然,耳機里的聲音沒有了。他檢查機器,電臺完整無損;撥動旋鈕,改變頻率,仍然無濟于事。結果,前線失去聯系,像群龍無首似的陷入一片混亂,戰役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉!冤枉!” 后來查清,這次無線電中斷,“罪魁禍首”是耀斑。布魯克的死,實在冤枉。他的死,在于人們當時對耀斑還不了解。

耀斑按面積分為4級,由1級至4級逐漸增強,小于1級的稱亞耀斑。耀斑的顯著特征是輻射的品種繁多,不僅有可見光,還有射電波、紫外線、紅外線、X射線和伽瑪射線。耀斑向外輻射出的大量紫外線、X射線等,到達地球之后,就會嚴重干擾電離層對電波的吸收和反射作用,使得部分或全部短波無線電波被吸收掉,短波衰弱甚至完全中斷。

2003年10月底11月初,科學家目睹了一場有記錄以來最大的太陽耀斑爆發。這些帶電粒子大規模地傾瀉而出,即使在地球以及地球周圍的空間里也顯而易見——這里距離源頭整整有1.5億千米遠。舉例來說,突擊到我們鄰近空間中的粒子,它們的轟擊有時會非常強大,以至于許多科學衛星和通信衛星不得不暫時關閉,少數還遭到永久性的損傷。同樣,國際空間站的宇航員也面臨著危險,不得不到空間站上防護相對較好的服務艙中尋求庇護。在地球上,定期航班避開了高空航線,因為在那里,飛行員可能會遇到無線電通訊方面的問題,乘客和乘務人員可能吸收到的輻射劑量令人擔憂。電網也不得不嚴格監控電涌(surge)。盡管有了這些努力,瑞典南部的5萬戶居民還是短暫地失去了電力供應。

幸運的是,即使與最糟糕的太陽風狹路相逢,地球的磁場和大氣層也可以保護地球上絕大多數的人免遭蹂躪。但是社會對科技的依賴日益加深,使得在某種程度上,幾乎每個人都容易遭受攻擊。在大耀斑爆發的過程中,最大的潛在破壞來自那些高速射離太陽外層大氣的物質——在空間物理學家的術語中,它們被稱為“日冕物質拋射(coronal mass ejections)”。其中一些拋射事件會將巨量的電離氣體送入與地球相撞的軌道中,就像2003年多次異常巨大的耀斑爆發那樣。

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Knowing 《先知》精講之四參考答案

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(中國日報網英語點津 編輯:Julie)

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