王华宁:“超级太阳风暴”不等于世界末日

2010-7-14 11:20 来源: 光明日报
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  太阳黑子太阳活动的重要标志之一。太阳黑子数量有11年左右的周期变化,称为太阳活动周期。剧烈的太阳活动是指太阳上的爆发现象,如太阳耀斑、日珥爆发、日冕物质抛射等,被通俗地称为“太阳风暴”。

社会越发达太阳风暴造成的影响越增加

  在一个太阳活动周期中,往往发生许多次大大小小的太阳风暴。太阳爆发中剧烈增长的电磁波辐射、高能带电粒子流和磁化等离子体,冲击地球的磁层、影响电离层和地球高层大气,会引起地球空间环境急剧变化,形成空间天气过程。

  空间灾害天气对航天、通讯和电力等高技术系统产生更直接的干扰,引发高技术系统故障,甚至造成灾害,例如造成卫星失控、卫星载荷受损、导航系统产生严重偏差、短波通讯中断,大范围供电系统故障等。任何一次对航天、信息和电力等高技术系统产生影响的太阳风暴所引起的后果都是严重的。历史上由太阳风暴造成的灾害事故不胜枚举。正如我们受到台风、水灾和地震的危害一样,人类社会也面临着太阳风暴的威胁。

  太阳风暴造成的影响随着社会的发达程度提高而增加。1859年发生了史称“卡林顿事件”的太阳风暴。该次太阳风暴就其规模而言,可以称之为“超级太阳风暴”或“超强太阳风暴”。在当时该太阳风暴已经对刚刚形成的电报网路造成了严重影响,甚至电报员触电、电报纸燃烧。这一事件的地磁效应,是近一百年来最强的1989年3月的太阳风暴三倍以上。后者曾使加拿大魁北克省停电9个小时。假如“卡林顿事件”发生在信息技术高度发达的今天,其造成的影响的确不可估量。在“超级太阳风暴”的冲击下,航天、信息系统可能被摧毁,电力系统可能遭到严重破坏。正因为如此,美国科学家提出警告,“超级太阳风暴”会让美国从发达国家变成发展中国家。他们的警告不是危言耸听。

“超级太阳风暴”属于低概率事件

  人类遭受“超级太阳风暴”袭击并非意味着世界末日来临。当前社会上关于“超级太阳风暴”意味着世界末日来临说法,主要源于对太阳活动的认识不清和相关灾难影片引发的臆想。国内外已有许多科学家对这种世界末日说法给予了批驳。

  “超级太阳风暴”形成过程具有很强的突发性和偶然性,属于低概率事件。就人类目前对太阳和太阳系的认识水平而言,还不具备准确预测其发生的时间和强度的能力。人类通过监测太阳活动的形成和演变,可以看到诸多太阳风暴发生的先兆现象。如太阳表面出现异常的黑子群,日冕中出现异常的活动,大规模爆发前的太阳磁场结构异常等。虽然这些现象不一定意味着“超级太阳风暴”发生,但足以引起人类高度警惕。另外,上述异常现象的出现,就算不致引发“超级太阳风暴”,引发通常意义的强太阳风暴几率也很大,同样要做好防御准备。事实上,这种通常意义的强太阳风暴在每个太阳活动周期内都会大量发生,如何应对这种强太阳风暴造成的危害更具有现实意义。

我国对太阳活动的监测、预警和研究

  太阳是灾害性空间天气的源头。认识太阳活动的发生和演化规律,准确预测太阳风暴和空间灾害天气,成为我国当代科学家服务于社会发展的历史使命。实现对强太阳风暴的空间和地面实时监测和长期观测,发展太阳物理学和空间天气科学的基础研究和预报应用研究,成为关系国家安全和战略发展大局的重要任务。

  在国家目标指引下,我国科学家在国家“十五”计划和“十一五”计划期间,实施了关于太阳风暴和空间灾害天气前沿领域的国家基础研究规划项目(973项目)的系列研究课题,在基础研究和预报服务两方面取得重大成就。我国太阳物理研究工作者在太阳活动形成机制、太阳爆发过程的能量积累和释放等重要的研究方向,都有获得国际同行认可的研究成果,形成了拥有自主知识产权的太阳活动预报方法和模式,为我国多项重大工程提供了有力的空间环境安全保障服务。同时,我国学者在多方面开展太阳活动研究国际合作。一个代表性的例子是我国太阳物理学者与印度科学家合作,由太阳发电机理论对第24太阳活动周期的峰值做出了有影响的预报。

  持续不断监测太阳活动是做好太阳风暴预报和预警的必要条件。太阳风暴产生的突发性和偶然性决定了需要时刻了解太阳的活动状态。我国高技术系统规模随着经济发展日益壮大,人民群众在日常生活中对高技术系统的依赖日益增长。为了确保我国的经济和社会安全,我们必须具备独立自主的、天地一体化的日地环境变化监测体系,对太阳活动、行星际扰动、地磁活动、电离层扰动和大气扰动等多种空间天气过程进行严密监视。就太阳活动监测而言,我国的国家天文台、紫金山天文台、云南天文台和南京大学等单位研制成功多种先进的光学、红外、射电等波段的太阳观测仪器,形成了能够对包括太阳磁场在内的多种物理参量进行测量的地基太阳观测体系。建设中的云南天文台一米红外太阳塔和国家天文台射电日像仪等新型设备将与其他地基设备相结合,在太阳风暴监测中发挥重要作用。更加先进的地基太阳观测设备研制也提上了议事日程。由于天基太阳观测克服了地基观测在波段、时段和地球大气扰动方面的缺陷,我国太阳物理工作者热切期盼我国拥有自己的“空间太阳望远镜”。这将极大地提高我国太阳活动的监测、预警和研究能力。

  我国太阳物理工作者将在基础研究领域努力拼搏,为发展空间天气科学做出自己的原创性贡献。 (作者系国家天文台研究员)