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从太阳物理的角度看《全频段阻塞干扰》

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这是《全频段阻塞干扰》原文中的一段话:

“最近的记载是在 1972 年 8 月初,在太阳表面一个很小的区域发生了一次剧烈的爆发,这次爆发引起了对地球产生巨大影响的一次电磁爆,飞机和轮船上的罗盘指针胡乱跳动,远距离无线电通讯中断,在北极地区,夜空中闪动着炫目的红光,在乡村,电灯时亮时灭,这种效应在当时持续了一个多星期。”

其实这个事儿还真发生过,下图是1972年8月7日被大熊湖观测到的一个活动区,编号[McMath 11976]:


耀斑根据X射线流量大小分为A,B,C,M,X,强度依次递增,X级耀斑最强,需要X射线流量达到10^(-4)Watts/m^2 才能被认定为X级耀斑。这个活动区在面向地球的时候产生了67个耀斑,其中有4个是X级的耀斑。

平常X级耀斑比较少,在短时间内出现4个X级耀斑就更罕见了。

当时记录的1GHz射电波段的辐射达到76000 S.F.U.。当时远洋通信也确实受到了很大的影响。

太阳射电干扰通讯

其实太阳射电的研究来源于战场,二战时,英国一个通讯雷达在接收到的多个波段的信号中都发现了很强的具有较强方向性的的噪声,最初认为它是来自于敌军的,类似于现在的电子对抗里使用的干扰机。后来认识到,这个辐射是来自于太阳的。



个人感觉这段“奇妙”的太阳射电观测历史也是大刘创作这个全频带阻塞干扰的灵感来源之一。

联系起来上面提到的1972大活动区爆发,和太阳射电干扰战地通讯,就感觉“触发太阳爆发来干扰通讯”这个剧情设定是有科学来源的。

这就是大刘科幻成功的地方,从小学毕业到理学Ph.D.通吃。具有任何数理基础和知识背景的人都可以在其描绘的故事背景里找到引人入胜的点。

所以太阳射电爆确实可以干扰所谓“多个频段”的通讯,其原因是太阳射电爆里存在非常宽频带的电磁辐射,比如说下图:


这是一个太阳射电爆的频谱,横坐标时间纵坐标频率,黑圈中的就是太阳射电爆发,横跨了频谱中的大部分频率。而红色箭头标记的很窄但是一直存在的线就是通讯信号。

因为太阳射电信号覆盖的频带很宽,所以才有“全频带阻塞干扰”这个概念。在电子对抗中,一般是探测对方使用的频带然后使用一个窄带的电磁噪声发生器来阻断对方所用的频道来达到干扰对方的目的,因为功率密度原因,干扰器没有办法提供宽频带的阻塞,一般都是指哪打哪。所以一般的对策是,频道有那么多,换一个频点继续通讯。

这里的全频带阻塞就不一样了,所有频段都有干扰,无干净的频段,本身通讯天线的设计发射功率如果盖不过太阳射电爆的话,中远程通讯就彻底被暂时阻断了。

比如地面和战斗机的通讯,二战时候,通讯天线是这样的:


不过近程通讯还是可以用定向天线实现的。

触发太阳爆发

原文中提到:

万年风雪号最终根据精确计算的轨道把自己撞向太阳,触发太阳爆发,实现了全频带阻塞。

确实之前有观测【疑似】是一个彗星撞上太阳触发了日冕物质抛射。因为没有其他证据,到底是不是这个小行星触发了这个日冕物质抛射还是恰好就有一个日冕物质抛射赶巧发生在彗星掠过的时候。


但是,就目前看来,人类离实现这一操作还有很多个数量级要走。

如右图,图左侧是一个太阳爆发,右边是同比例尺下的地球。


所以也有可能把地球扔上去也没能听个响。而且太阳本身是一个非常庞大而混乱的恒星,磁场拓扑结构错综复杂,其小尺度活动是高度不可预测的。

所以目前看来“算出一个撞击点来触发太阳爆发”这个情节设定还是非常天马行空的。

-THE END-

参考文献:

[1] https://solarscience.msfc.nasa.gov/flares.shtml

[2]Nature :https://www.nature.com/articles/157047b0

撰稿:张沛锦

美编:麦李婷

石头科普工作室


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