近日,美国宇航局的地日关系观测台(STEREO)拍到了太阳后侧出现的一个很大的太阳黑子。这次发现令不少天文学家欢欣鼓舞,因为自从2007年太阳进入本次活动周期,太阳表面的黑子数量一直处于最低状态。
在人们印象中,除了四季和天气的影响,似乎每天露面的太阳都是一个样。然而太阳的黑子数量,却是按照一定的周期由少变多、由多至少的。
一年多来,太阳黑子玩起了长时间“失踪”,2008年和今年第一季度的大部分时间都看不到它们的身影。这曾使一些科学家担忧小冰河期是否将会来临,而此次发现的大黑子,不仅意味着太阳活动可能重归正常,同时也离下个太阳活动峰年似乎又近了一步。又有天文学家警告说2012年太阳活动再次达到高峰时,可能产生猛烈的太阳风暴,对人造卫星乃至地面的通讯、电力系统造成巨大破坏。
去年太阳黑子“确实很害羞”
“太阳黑子”常用来比喻光鲜之下的阴暗面,但黑子本身其实并不“黑”,只是因为比周围光球层的温度低了约1500摄氏度,才显得暗淡。黑子是太阳活动的标志,出现的越多则表明太阳活动水平越高。
早在公元前140年,中国古籍中就有太阳黑子的记载,19世纪的天文学家们又发现了黑子的变化规律:数量从少到多再由多到少,约每11年一个周期。根据历史资料开始统计以来,从2007年开始已经进入第24个太阳活动周期。而尽管人类已经有能力测量太阳磁场,但观测黑子的数量,至今仍是了解太阳活动强弱的重要手段。
在2008年的366天中,有266天没有太阳黑子活动,在有记录的年份中仅少于1913年的311天。今年前3个月,没有黑子活动的天数更是占到了87%。有人认为如果太阳长期不活跃,有可能导致地球气温降低,甚至不只是遏制温室效应:此前曾有研究发现,历史上几次气温较低、引发北半球饥荒的小冰河期,也和太阳黑子不活跃有所关联。
“不过,尽管此次太阳上无黑子的时间较长,但这种程度依然还不足以被称为‘异常’。”中国科学院空间环境研究预报中心副主任、中国科学院国家天文台太阳活动重点实验室太阳活动预报研究单元研究员王华宁表示,“仍然只是太阳的多种‘变脸’表现之一而已。”
2012年太阳风暴可能很凶猛
据专家预测,太阳将在2012年达到下一个活动峰年。此时的太阳爆发活动除了产生更多的黑子和耀斑,也会向周围空间喷发出大量等离子体,并影响到地球磁场、高层大气和电离层。这就是所谓太阳风暴。
与平时存在的太阳风相比,太阳风暴所含的高能带电粒子密度要高得多,速度也更快。在一个太阳活动周期内,太阳风暴会多次产生,最大的太阳风暴也不一定发生在峰年。太阳风暴在撞击地球磁场时会造成后者的强烈扰动,产生磁暴,对各种航天器和地面上的无线电、高压电网和精密电子设备都会形成干扰。在2000年前后的上一次太阳活动高峰期中,就有许多人造卫星暂时失灵。
那么,下个峰年的太阳风暴会有多强烈?美国海洋暨大气总署空间天气预报中心的太阳物理学家道格·贝塞克接受美联社采访时说,下个峰年可能是1913年来最弱的(现在也有较多太阳活动预报专家比较倾向这种观点),但可能会有一次足以给地球带来较大破坏的太阳风暴。NASA今年1月发布的报告更是指出,2012年的太阳风暴可能会造成北美乃至整个北半球的电力瘫痪,甚至在数年间让这些国家的经济和基建设施水平发生大幅倒退。
“当然,最终还是要靠观测事实说话。”长期从事太阳活动研究的王华宁,语气仍然很谨慎。“至于太阳风暴对地面输电网络的影响,从历史纪录来看主要还是对高纬度地区相对较大一些,同时还与输电线的长短、走向、距离等都有关系。此外,太阳风暴究竟如何影响航天器和地面上的通讯、电气设备,以及影响的具体程度,仍需要根据具体情况加以研究。”
应对太阳“变脸”还要做很多
面对太阳系最主要的光热来源,人类乃至整个地球在太阳面前都显得无比渺小。正如贝塞克的形象比喻,“太阳一打喷嚏,地球就要生病。”人们对太阳活动性变化和太阳风暴的担忧,恐怕一定程度上也正是来自这种无力感。
其实,人类对太阳活动的认识和预报能力一直在不断提高,但目前对太阳活动的长期预报还做不到很准确。对几年后太阳风暴发生的具体时间、强度,更是像精确预测三年后北京几月几号会下暴雨、降水量多少毫米一样困难。
为应对可能出现的太阳风暴,国外已有科学家建议预先生产大量变压器等备份设备,并提高卫星和通讯系统的抗辐射能力。我国的太阳活动预测专家也在研究预报方法,力争较为准确地预测太阳爆发和太阳风暴。
“对现阶段的卫星等航天器来说,它们在太阳风暴面前就像在浩瀚大洋上碰到龙卷风的独木舟一样脆弱。”王华宁打了个比喻,要把这些“独木舟”升级到抗风浪能力强得多的“航空母舰”,还需要长期的理论研究和技术进步。
太阳剧烈活动时紫外线的流量增加,也会使人体受到更多的辐射。王华宁解释说,在同一地区,天气晴朗且太阳处于活跃状态时辐射出的紫外线是比较强的,而活跃的太阳就是俗话说的“毒日头”。尤其在高原地区,活跃状态的太阳更“毒”。不过,地球磁场和大气层对紫外线具有很强的屏蔽作用。“即便对长时间待在户外的人,只要采取一定的普通防晒措施,在户外时尽量避免在太阳下长时间暴晒,也不用太担心太阳活跃会把自己‘毒’到。”(记者 董子凡)