首页> 报告> 文稿> 社会> 正文

汪景琇:太阳活动和空间天气(4)

那么,为什么远距离的输电和输油会受到影响?因为一个闭合的线圈在磁场中切割磁力线时,会产生感生电流(这就是发电机原理)。输电网、输油管道就是一个很大的线圈,而且地球具有很大的磁场,地球磁场的剧烈变化就相当于切割磁力线,从而会产生非常强的感生电流。感生电流有时候是致命的,它能够使得整个电网瘫痪。

今天的空间物理学界已经具有了初步的能力,来预报太阳活动和剧烈的空间天气。比如卫星发射和返回的时候,如果太阳爆发,特别致命,因为会使得通讯、定位受到影响。对接也是如此,只要差一点就没法对接。所以,测量必须非常精确,地磁场不能有任何扰动。因此,怎样准确预报太阳活动和空间天气成了大问题。

图片22

上图我国家神舟九号卫星发射前,国家气象局的预报情况。根据预报情况,他们给出了发射窗口、第一次交会对接窗口、第二次交会对接窗口以及返回窗口,做得很准确。所以,太阳物理学者和空间天体学者,也在通过自己的辛勤研究,为国家和社会作出贡献。

二、最具危害性的太阳活动事件——超强太阳风暴

太阳活动事件中,以超强太阳风暴的影响最具危害性。2017年,美国科学院的一份研究报告显示,如果没有对超强太阳风暴的预报和预警,可能给美国造成2万亿美元的经济损失,美国东海沿岸地区可能会在长达一年的时间内没有电力供应。

讲到超级太阳风暴,不能不提到人类观测的第一个太阳耀斑——卡灵顿事件,它是1859年由英国业余天文学家卡灵顿首先观测到的。同年,另一位英国天文学家霍奇森也看到了这次太阳爆发,并向英国皇家天文学会报告了他的观测结果。

图片23

上图是1859年卡灵顿手描的太阳黑子。在黑子本影当中,白光耀斑肉眼可见,即两个半月形的白斑。卡灵顿在自己的庄园里观测太阳的时候,突然发现黑子里边有两个亮斑,他从来没有看到过像这样的东西,于是就想找一个见证人。他赶紧往外跑,可是在庄园里走了一圈,也没有找到人。当他一个人回来的时候,发现白光耀斑已经很弱了。这就是一个非常快速的太阳爆发现象。后来,卡灵顿把这个发现发表在英国皇家学会的年刊上。

那么,卡灵顿事件有什么影响?由于太阳耀斑的原因,电报机感生电流把电报纸都烧着了,拍电报的电报员的手被灼伤。这是人类第一次知道有太阳活动与太阳耀斑。

1860年,有两位地球物理学家发现,强烈的地磁爆与太阳耀斑的时间相合。从这时开始,人们才知道太阳影响着地球,而且是通过一种剧烈的活动影响地球。卡灵顿事件是历史上,迄今为止,最强的太阳爆发事件。根据估算,它比后来用现代的方法观测到的最强的太阳耀斑,还强了3至5倍。所以,人们把它看作百年不遇的剧烈太阳爆发现象。上文中,2017年美国科学院的研究报告,也是针对这类强度的太阳活动事件来说的。遇到这样强的太阳活动事件,如果没有事先预报和规避,它会把美国变为一个发展中国家,美国整个东部会停电一年以上。

图片24

上图是上一个太阳周的有名事件——2000年的“巴士底日事件”。巴士底日事件之所以有名,是因为它发生在日冕中心附近,而且发生这一天正好是法国的国庆日,法国人攻占巴士底狱的日子。这一天,北极的极光覆盖了美国的南部地区。极光本来只在北极出现,可是这一天的极光却覆盖了美国,使整个美国的夜间亮如白昼。在这之前的一天,极光把整个东欧和俄罗斯都覆盖了。后来的研究表明,巴士底日事件传播和影响到了几十个天文单位之外,行星两极会出现极光,也就是说,木星、火星都受到影响。

图片25

大家看到,木星极区的极光有很多小点,这些是什么呢?是木星的卫星。木星的磁场较强,所以其卫星也具有磁场,凡是有磁场的地方就都有激光。当带电粒子不断与中性原子碰撞时,则中性原子不断电离成电子和阳离子,并发出荧光,就会出现上图的现象。

图片26

这是(上图)1989年3月太阳磁场望远镜观测到太阳向量磁场的演化。这是百年来最强的太阳风暴,我国是唯一观测到太阳向量磁场变化的观测站。

图片27

1989年3月这次太阳风暴事件,导致了加拿大Hydro-Quebec电力公司5个输电线路中断,造成9450兆瓦电力损失;魁北克600万人停电9个小时;美国新泽西州输电变压器被融化。

图片28

这是百年来第二强的太阳风暴——2003年的万圣节事件。左侧是我的学生画出的磁力线结构。这次的空间天气灾害有什么影响?全球范围短波通讯中断,超距雷达、民航通讯中断;电网上感生电流增强,瑞典电网停电1小时;日本EOS卫星丢失;伊拉克战场上美英联军通讯受到影响;GPS和LORAN导航系统出现故障;25颗卫星需要地面操作干涉;SOHO、 GOES、 ACE卫星科学数据丢失。

责任编辑:叶其英校对:李天翼最后修改:
0

精选专题

领航新时代

精选文章

精选视频

精选图片

微信公众平台:搜索“宣讲家”或扫描下面的二维码:
宣讲家微信公众平台
您也可以通过点击图标来访问官方微博或下载手机客户端:
微博
微博
客户端
客户端