你知道吗?在公元774年,太阳爆发了10000年来最大的风暴

简介:公元774年,来自太阳的高能光和极大加速的亚原子粒子的混合体撞击了地球,它改变了地球的大气化学性质,在数个世纪后都可以测量到。

简介:公元774年,来自太阳的高能光和极大加速的亚原子粒子的混合体撞击了地球,它改变了地球的大气化学性质,在数个世纪后都可以测量到。

公元774年,一股来自太空的强大物质和能量波冲击了地球。

一万年来,这个星球上从未有过这样的遭遇。高能光和加速巨大的亚原子粒子的混合物,当这能量波冲击地球时,它改变了我们的大气层化学组成结构,几个世纪后仍然能测量出来。

我们的前电子社会(19世纪)完全没有受到它的影响。但如果今天发生这样的事情,结果则难以预料。

它首先是通过对树木年轮的分析发现的。科学家发现,从那一年起,碳14含量比平常要高很多。几年后,科学家通过观察冰芯层中的空气样本发现,铍-10和氯-36的含量也有所升高。

所有元素的共同点是,在极高能量的亚原子粒子撞击地球的空气和地面时产生;它们撞击原子核并改变它们,产生这些同位素。获得这些高能粒子的唯一方法是,从太空中,如爆炸的恒星产生强大的磁场,能将粒子加速到如此高的速度。我们称这些为来自太空的宇宙成因的同位素。

什么造成了公元774年的太空风暴?这种现象最明显的内因是一个非常强大的太阳耀斑,当强磁力线缠绕并短路时,会在太阳上产生爆炸,释放出巨大的能量和粒子爆炸。但774事件的威力如此之大,起初,科学家们怀疑它是否来自耀斑。然而,一旦排除了其他类型的天文现象,就非耀斑莫属了。

科学家团队通过查阅相关记录,研究了类似的事件,尝试将这次耀斑与其他已知的耀斑进行比较,结果发现这一事件的威力远远超过了一些较近年代发生的相对强大的耀斑所带来的影响。

例如,1989年,太阳爆发了一系列强大的耀斑以及剧烈的日冕物质抛射(CME),数十亿吨氢等离子体被高速喷射。这次太空天气自带气场,以太阳的磁场猛烈冲击地球磁场,对地球磁场的影响如此剧烈,以至于在地球表面下感应出电流。这种被称为地磁感应电流的额外电能炸毁了美国魁北克省的变压器,导致该地区持续数小时的停电。

1989年太阳风暴期间对变压器造成的损坏。来源:美国宇航局

1989年太阳风暴期间美国魁北克省一台变压器受损。来源:美国宇航局

1956年2月是现代最强大的太阳风暴,其强度是1989年的两倍。电网当时还没有普及,所以破坏性不及1989年事件,但影响深远。

从多方面描述1956年风暴的特征,包括在可见光、无线电波、地球电离层变化(一层高海拔的电离空气层,当其迅速变化时,会影响地面上测量磁场强度的磁强计)等方面的测量,他们发现,公元774年的事件达到惊人的30至70倍。这意味着它可能是1989年的100倍。

目前还不清楚耀斑能最长持续多长时间;大多数强烈耀斑在几个小时内迅速增强和衰减。但这次耀斑释放的总能量与整个太阳在一秒钟内辐射的能量大致相同:2 x 1026焦耳,相当于1000亿枚百万吨级炸弹爆炸的能量。

这属于很强大的能量。足以为整个地球提供30万年的电力(考虑到我们目前的能源供需)。

是的。

2003年10月,一个巨大的太阳耀斑在太阳上爆发,从它的X射线中可以看到。还伴随着强大的日冕物质抛射。这样大型的太阳风暴对地球上的电网和轨道卫星是一种危胁。图片来源:美国宇航局/苏霍兹

这类耀斑被通称为超大型耀斑,现在无法确认太阳能产生它们(其他在磁场中活跃度更高的恒星则经常产生)。科学家们认为,774耀斑的出现可能属于一种特例,比如,一个强大的耀斑发生在一条叫做灯丝的气体流附近,撞击它,并将其中的质子加速到如此高的能量。

这毕竟让人觉得欣慰!我倾向于太阳很难做到这一点。

2012年8月,一条直径数十万公里的巨大太阳能灯丝从太阳上喷发而出。来源:美国宇航局/戈达德航天飞行中心/太阳动力学天文台

今天发生这样的事件将是灾难性的。它可能摧毁许多卫星——这些粒子和高能辐射甚至会使硬化的电子设备短路——并造成大面积停电。这些问题可能需要很长时间才能解决,因为电网使用的大型变压器无法批量生产。一些科学家计算出,国际航班上的乘客可能从这类事件中仅仅几小时内就遭受到终生影响的辐射。

对地球的影响一时难以确定;一定程度上取决于耀斑和CME的磁极性(磁场的南北部分)是否能够与地球的磁极性耦合。如果真的发生了,我们就会遭到停电和其他损害。但有些影响会以两种方式发生。

应该注意到,自774年以来,太阳系经历过许多次宇宙风波,但从未遭遇过如此强大的事件。太阳在2012年在日冕物质抛射中爆发,如果撞击地球,将比1989年事件有过之而无不及。好在它被转移向另一个方向。

很明显,太阳会相当有脾气,我们需要认真对待。当然,太阳天文学家会考虑到,当太阳进入最新的磁场周期时,他们正想方设法来观察这颗恒星。我们不知道这个周期会有多强劲;一个预测是,无所谓,但另一个预测说,这不可或缺。

我们拭目以待。关于太阳,我们还有待进一步了解。毫不夸张地说,我们的现代生活离不开它。

BY: Phil Plait

FY: JANE

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