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空间天气对人类活动的影响 (图片由国家空间天气监测预警中心提供) |
太阳是万物生长的基础。对于每天都跟我们见面的太阳,你真的了解吗?5月28日,在全国科技活动周轮值主场“揭秘空间天气”直播活动中,国家空间天气监测预警中心主任王劲松,北京大学教授、中科院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室主任田晖,山东省石岛气象台助理工程师董媛媛,为大家详细解读了太阳这个大家熟悉的“陌生人”。
我国是最早记录太阳黑子的国家
《汉书·五行志》记载:“三月乙未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”这段话详细叙述了黑子出现的时间和位置。这是现今世界上公认的最早的太阳黑子记录。
宇宙中存在着各种各样的星系,这些星系里面又有着五彩斑斓不同颜色的恒星,那么离地球最近的恒星太阳究竟是什么颜色?
“白日依山尽。”王劲松说这句诗给出了答案,其实太阳真实的颜色为白色。
通常我们在地球上用肉眼看到的太阳是黄色,原因在于地球的大气层散射了太阳光线,所以太阳表面的颜色也发生了变化。
王劲松特别提醒,观看太阳,既不能直接用肉眼,也不能用普通望远镜,一定要用专业的防护设备,从而避免伤害眼睛。
随着科技快速发展,看太阳的手段也越来越多。作为我国首个用于空间天气监测业务的太阳综合观测站,山东省石岛气象台拥有太阳光球色球望远镜和太阳射电望远镜两个国家级空间天气观测设备。
“自2009年建成至今,这两台设备已经连续稳定运行了10多年,获取的可靠观测数据,为国家空间天气监测预警中心提供了不可或缺的数据来源,在历次国家重大航天工程气象保障服务中都发挥了巨大作用。”董媛媛介绍说。
“地球上最大电视直播秀”极光是暴脾气的太阳所致
头戴向日葵的橙红色太阳,从嘴里吐出一根冰淇淋“可爱多”似的红色火焰,直接撞击到蓝色地球上。这幅生动形象的彩色图画,是通过艺术家的手笔把复杂的科学现象通俗地描绘出来,简单清晰地展示了太阳是如何发脾气的。
“地球在日地空间中,就像是汪洋中的一条小船,大量的惊涛骇浪都是太阳所致。”王劲松介绍说,暴脾气的太阳喷发出来的物质,经过日地空间最后到达地球和地球的磁场相互作用,这个过程就是我们学界所说的“太阳打个喷嚏,地球就会感冒”。
王劲松进一步解释道,所谓感冒,就是太阳对地球的三轮攻击。具体来讲,第一轮是太阳耀斑发射出的电磁辐射,以光速进行传播,而太阳距离地球1.5亿公里,这些辐射只需大约八分半钟就可以到达地球。第二轮是高能带电粒子流,这些物质因为接近光速,会在太阳爆发后大约几十分钟到达地球附近,能量非常高,杀伤力大。第三轮是日冕上抛射出来的物质,它也会携带大量的能量冲击地球,大约3天后对地球产生影响。
“极光就是太阳发脾气后的直观表现。”王劲松以家里老式电视机为例讲道,老式电视机有一个阴极射线管,它发出电子后,会打到屏幕这个荧光物质上,使屏幕发光。而极光,其实就是太阳发射的高能带电粒子,顺着磁力线打到地球两极的大气上产生的发光现象。“通俗来讲,这个极光是地球上最大的电视直播秀。”
炽热躁动引发的太阳海啸会危及宇航员安全
不仅如此,当太阳炽热躁动发生大尺度的爆发活动时,还会引发太阳海啸。
众所周知,海底发生地震或者火山爆发时,经常会产生海啸,伴随着巨大的海浪,以极快的速度扫过海面,并对沿海地区造成巨大危害。
而太阳海啸,一直以来人们对其所知甚少。“黎明星”风云三号E星率先实现我国对太阳的太空观测,也成功捕捉到了太阳海啸现象。
“太阳海啸从爆发的核心区域往外传播,速度高达每秒数百公里,这些特征与地球上的海啸存在相似之处。”田晖介绍说,最早发现太阳海啸是在1960年前后,但在上个世纪末,人类利用人造卫星对太阳进行高分辨率的常规观测时才发现,其实这种现象很常见。
对于太阳海啸,人们一直有争论:有人认为它是太阳爆发触发的大尺度波动现象,甚至是冲击波;也有人表示它不是波动只是爆发,从而造成太阳上的磁场结构由近到远被依次拉伸,就像是波动;还有人称,太阳海啸同时包含波动和非波动这两种成分。
为何我们对太阳海啸了解甚少?田晖解释说,观测太阳绝大多数都是在地球附近进行,对太阳的观测只有一个视角,所以要增进对太阳海啸本质和传播规律的认识,还需要对太阳进行多视角的立体探测。
毫无疑问的是,太阳海啸反映了太阳爆发的巨大威力。田晖介绍说,就像是地球上的海啸袭击海上的船只,或者海岛上的树木一样,太阳海啸则会袭击日珥等结构,导致日珥发生剧烈摇晃失去稳定,并且还能把高能带电粒子加速到大约几分之一光速,导致卫星仪器损坏、退化或者失效,甚至会危及宇航员的人身安全。