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笔者个人判断,这件事的意义远不止于修正一个科学模型。它真正让人不安的地方在于——我们一直赖以生存的这颗恒星,既给了我们光和热,也随时可能用一次猛烈的爆发考验人类技术的极限。而太阳终有一天会死去,如果人类想一直存在下去,就必须在它彻底吞噬地球之前,找到离开的办法。
过去几十年,科学界普遍相信地球面对太阳风暴时存在一个天然的“饱和效应”。观测数据似乎表明:太阳风变强时,地球高层大气里的电流确实会增加,但增加到某个程度之后,增长速度就慢下来了——好像有个看不见的天花板在挡着。
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但这个结论可能建立在一个不太牢靠的基础上。科学家们用来判断太阳风暴强度的数据,大部分不是在地球旁边测的,而是在距离地球大约150万公里的拉格朗日L1点。
太阳风经过那里之后还要继续飞行才能到地球,这最后一段路上它的结构、速度和磁场都可能发生变化。把远处测到的高数值和近处测到的低影响放在一起比较,就会在数据上造成一种错觉——好像地球的反应到了某个程度就不再增加了。
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为了验证这个猜想,团队调用了NASA多颗地球轨道卫星采集的超过一百万次太阳风测量数据——全都是在离地球很近的地方测的,不是从150万公里外估算的。分析结果很清楚:在能测到的范围里,太阳风越强,地球高层大气里的电流就越大,两者是直接的线性关系。以前被认为存在的那个“上限”,在近地实测数据里根本没出现。
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那次风暴造成的极光亮得离谱,连加勒比海都能看见。当时人类最重要的电气系统就是电报网络,结果电报设备到处冒火花,纸张都烧起来了,有些操作员还被电击了。那次事件释放的能量相当于100亿颗广岛原子弹同时爆炸。
1989年3月13日凌晨2点44分,又一场磁暴打了过来。这次风暴本身不算太阳最厉害的那种,但它正好打在了现代社会的软肋上。加拿大魁北克省的电网在不到90秒的时间里整个垮掉了。当时正是冬天,气温零下20度,全省大约600万居民在没电的情况下熬了整整9个小时。
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医院做不了手术,机场和地铁全停了。这场停电造成的损失超过10亿美元。魁北克事件说明,根本用不着卡林顿那种级别的超级风暴,一次不算最强的磁暴就足够让一个发达地区的现代化电网彻底瘫痪。
2012年7月23日,一次跟卡林顿事件差不多大的日冕物质抛射以每秒大约2000公里的速度穿过了地球轨道。它打中了NASA放在太阳附近的一颗叫STEREO-A的探测器。
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2024年5月10日到12日,地球经历了一场20多年来最强的磁暴。美国国家海洋和大气管理局给它定了最高等级G5。极光出现在世界上很多低纬度的地方。卫星通信受到了干扰,全球定位系统信号开始飘,高层大气变密了,低轨卫星的轨道往下掉得更快。
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那次风暴的Kp指数到了9,Dst指数降到了-412 nT——这些数字说明它确实很强。但那次风暴并没有造成全球性的灾难。很多人因此觉得放心了——G5级别的风暴都能扛过去,还有什么好担心的?
问题在于,G5并不是太阳的上限。它只是NOAA那个分级标准里的最高一档。一次G5风暴可能比另一次G5风暴强得多,但标签是一样的。2024年5月那次能扛过去,只能说明它没超过当前系统的承受能力,不能证明更强的风暴也不会造成更严重的后果。
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还有一件事也值得提一下。2022年2月3日,一次不算太强的空间天气事件——甚至算不上一次强烈的磁暴——导致美国太空探索技术公司新发射的49颗星链卫星中有38颗因为大气阻力增加而坠入大气层烧毁。一次不算太强的太阳活动就让一批现代航天器集体报废。要是比那强得多的事件来了,同样的事情会发展到什么程度,现在没人说得准。
一场真正极端的太阳风暴不是一下子同时打到所有地方的。它有先后顺序。先是太阳耀斑放出来的电磁辐射,大约8分钟就到地球了,快到来不及预警。无线电通信可能在地球朝着太阳的那一面先出问题。接着是高能粒子,它们可能要几十分钟到几个小时才能到,会干扰卫星上的电子设备,增加宇航员和高空飞行人员受到的辐射。
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最后才是日冕物质抛射——那团巨大的磁化等离子体云。这团云飞过来通常要1到4天,给地面上留出了准备的时间。但这个时间窗口回答不了最关键的问题:这团云里面的磁场方向到底是怎样的?要是它的磁场方向和地球磁场相反,两者就会紧紧地耦合在一起,把巨大的能量灌进地球周围的太空里。
一旦这种耦合发生了,卫星可能联系不上或者没法待在原来的轨道上。全球定位系统信号可能变得不准甚至干脆没了。高层大气受热膨胀,会增加低轨道航天器的飞行阻力。地面上,地磁感应电流开始往输电线和变压器里钻。
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管电网的人可能不得不在设备烧坏之前主动断开一部分线路。航空公司可能得改航线躲开辐射高的地方。预警系统能帮上忙,但能同时保护的东西毕竟有限。而且,真正的考验往往要等风暴真的到了之后才能看出来。
目前全世界对空间天气的预报能力还远没有到完美的程度。科学家能盯着太阳表面的活动看,能追踪日冕物质抛射的轨迹,能估算它大概什么时候到地球。但对于那团云里面磁场的方向和强度,现在还没办法提前准确判断。也就是说,就算看到风暴正在往这边来,也没人知道它到底会造成多大的破坏。
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我认为,太阳风暴的风险只是这颗恒星给人类出的一道短期考题。比风暴更确定的事是——太阳终有一天会死去。大约50亿年后,太阳将膨胀成一颗红巨星,吞噬掉水星、金星,极有可能也吞噬掉地球。地球作为一个行星将无法幸存。
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