“超级太阳风暴”要来了,你准备好了吗?

更新日期:2022年06月18日

       来源:中国科学院之声 1967年5月, 美苏冷战期间, 美国部署在北半球的三大弹道导弹预警系统的雷达全部中断。美军怀疑是苏联的军事干涉, 战机准备起飞迎击, 战争一触即发。 1972年8月, 越战期间, 美军在越南海域投放的4000枚磁感应水雷全部引爆。 1989年3月, 加拿大魁北克省正值严冬。 600万人断电9小时, 社会处于混乱边缘。这就像科幻电影里的东西。不,

都是真的, 这就是太阳风暴给现代文明带来的灾难。没有人可以忽视它。
       什么是太阳风暴? 1860 年 7 月 18 日, 意大利人 Gugliemo Tempel 在西班牙观察日全食时手绘了一幅图像。除了图中常见的结构外, 右下角还有一个blob。当时并没有引起世人的注意。
       左:Gugliemo Tempel 于 1860 年 7 月 18 日手绘的日全食图像;右图:1973 年 6 月 10 日美国天空实验室的日冕仪观测结果。一百多年后的 1970 年代, 美国的 OSO-7 卫星和天空实验室使用日冕仪观测到了类似的结构。日冕仪的工作原理类似于日全食, 阻挡太阳, 以便可以观察到称为日冕的太阳稀薄的外层大气。由此我们知道, 古列莫·坦普尔在 1860 年手绘的团块并不是充满想象力的魔法。世界开始感到惊讶, 如此大规模的爆炸, 科学上称为日冕物质抛射 (CME), 一直被认为是在太阳安静的大气层中进行的。随后的大量卫星观测, 特别是 1995 年发射的 SOHO 卫星, 表明日冕物质抛射是一种普遍现象。太阳极小期每天约1次, 太阳极盛期平均每天5次。它源于日冕磁场的不稳定性, 大量磁化物质在短时间内被喷射到行星际空间。弹射的物质可达数十亿吨, 速度可高达每秒3000多公里! SOHO卫星观测到的日冕物质抛射随着太空探索和研究的深入而逐渐深入, 逐渐意识到太阳风暴影响人类生存的太空环境。产生巨大的影响。它可以产生持续的高能粒子事件, 危及宇航员的生命和空间技术。当它撞击地球时, 除了产生绚丽的极光外, 还会引起强烈的地磁风暴、电离层扰动和地面感应电流, 使卫星、导航、无线电通信和地面电网瘫痪。随着人类对科学技术的依赖程度越来越高, 太阳风暴对现代科技社会的影响也越来越大。什么是超级太阳风暴?超级太阳风暴是什么没有定义, 但通常是指低概率、高影响的事件。通常用作参考的是 1859 年的卡林顿事件, 其中英国天文学家卡林顿根据他后院的望远镜观测结果, 手绘了喷发时太阳上的耀斑和太阳黑子的图案。 1859 年 9 月 1 日英国天文学家卡林顿手绘太阳黑子和耀斑。当天凌晨 4 点(发生后约 18 小时)发生了一场大型地磁风暴, 即使在加勒比海的低纬度地区也可以看到伴随的极光。那时, 人类还没有进入现代科技社会, 所以影响很小。即便如此, 欧美的电报系统还是失败了, 电报线的放电甚至引发了火灾。如果发生在当代, 后果会有多严重?据美国空间研究委员会粗略估计, 如果超级事件撞击地球, 对现代科技社会造成的损失可达数万亿美元, 社会复苏周期为4-10年。最近的一项研究对经济价值给出了更具体的估计:如果 66% 的美国人口断电, 美国每天的损失将达到 420 亿美元!然而, 太阳风暴的影响不仅仅在经济层面。 1967 年 5 月 23 日的一次重大爆发导致上述美国弹道导弹预警系统的雷达瘫痪。
       在紧要关头, 美国太空天气预报员指出, 太阳的爆发中断了雷达和无线电通信, 从而避免了可能发生的核战争。
        1967 年 5 月 23 日的喷发来自太阳中上部的一个明亮区域, 几乎将人类带到了核战争的边缘。 1972年8月7日的另一次爆发, ​​产生了历史上最快的太阳风暴, 在极短的时间(14.6小时)内到达地球, 引爆了美军投下的4000枚磁感应地雷。如果核武器也由磁感应触发, 后果会是什么?结果不得而知, 但此后美军投入大量精力保护它的武器免受太阳风暴的伤害。 1972 年 8 月 7 日, 火山爆发来自海马体, 引爆了 4000 枚美国磁感应地雷。狼真的来了, 而且比你想象的还要多!科学家估计, 未来 10 年发生超级太阳风暴的概率约为 10%。然而, 2012 年 7 月 23 日和 2017 年 7 月 23 日的两次超级太阳风暴事件给了我们重要的洞察力,

尽管它们没有袭击地球。 2012 年的爆发产生了类似于 1859 年卡灵顿事件的太阳风扰动, 而 2017 年的爆发与 1989 年 3 月的事件相当(该事件引发了太空时代以来最严重的地磁风暴, 导致加拿大魁北克发生大地震)。电源(检测)失败)。 2012 年 7 月 23 日(左)和 2017 年 7 月 23 日(右)爆发。两次事件都发生在同一个非常弱的太阳周期中, 而后者的喷发接近太阳极小期, 表明超级太阳风暴可以发生在任何太阳周期和活跃周期的任何时间。对这两个事件的比较表明, 超级太阳风暴可能是完美的风暴, 这与超级太阳风暴来自超活跃地区或超级耀斑的传统观念背道而驰。完美风暴一词来自美国传记作家塞巴斯蒂安·容格1997年出版的小说(Perfect Storm), 现已成为固定名词。这并不意味着风暴是完美的, 而是多种条件汇合在一起, 大大增加了事件的强度。历史上一些超级太阳风暴, 如上面的 1859 年卡灵顿事件、1972 年 8 月事件和 1989 年 3 月事件, 都符合完美风暴的特征。如果超级事件是一场完美风暴, 那就意味着超级太阳风暴比我们想象的要多!战略应对的紧迫性 越来越多的决策者意识到太阳风暴研究的重要性以及对现代科技社会的危害。 2015年10月, 白宫科技政策办公室发布了《国家空间天气战略》和《国家空间天气行动计划》, 这意味着空间天气已经上升到美国的国家战略层面。 2016年10月, 美国发布总统令, 指示主要部委联合应对空间天气事件。我们还提出了日地空间天气监测的西河计划。羲和是中国神话中太阳神的母亲。西河的形象代表了该项目的科学使命, 既表达了该项目对研究太阳活动起源和太阳系生命起源与演化的重要性, 也体现了整个项目的重要性。日地空间。
       它在监测和保护人类生存环境方面发挥着重要作用。该卫星位于独特的日地系统的第五个拉格朗日(L5)点。这是一个稳定的引力平衡点, 位于地球轨道上, 距日地线60度, 适合观测向地球传播的太阳风暴, 覆盖太阳和整个日地空间。这些特征对于空间气象研究和预报极为重要。西河工程日地空间气象探测概念示意图。就像浩瀚夜海中的灯塔和哨站, 西河计划将永远盯着整个日地空间, 这场太阳风暴的入侵。马路。基于L5点的探测, 可以将具有相同构型的卫星放置在其共轭点L4上, 这是未来日地系统另一个稳定的引力平衡点。也可以作为国际合作的思路, 联合其他国家同时做L4和L5检测。同时观测L4L5两点, 将形成太阳与日地空间的三角剖分, 对太阳风暴进行更多的观测和跟踪。日地空间气象监测网络概念示意图。同时在 L4 和 L5 各放置一颗卫星,

形成太阳和太阳-地球空间的三角剖分。一旦太阳风暴爆发, 科学家们可以利用L4L5点三角法实时跟踪太阳风暴在整个日地空间的扩散情况, 实时确定扩散的方向、距离和速度,

从而使真实- 时空天气预报。就像在地表天气中追踪飓风一样。

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