隨著科學技術的不斷提高,人們逐漸 認識到地球除了陸地、海洋和大氣環境 外,還存在與人類的生存發展息息相關的 空間環境。今年第59 個世界氣象日的主 題為“太陽、地球和天氣”,南京信息工程 大學空間天氣研究所李婧媛博士為我們 介紹“空間天氣”,太陽如果發了“脾氣”, 我們的天氣也會受影響。
今年春節,《流浪地球》的熱映讓我們 對空間天氣有了新的認知。不少科幻愛 好者不禁暢想,假如有一天,太陽真的“失 聯”了,會是怎樣的場景?李婧媛博士告 訴記者,如果沒有了太陽,那么地球就沒 有了能量來源。太陽上的氫燒完后,開始 燃燒氦,這意味著太陽能量的不平衡,地 球如果不流浪可能就會被太陽火焰吞噬, 溫度可能會達到3000多攝氏度。
這個并不符合邏輯的暢想,讓我們意 識到了空間天氣“平靜”的重要性。
李婧媛介紹,“空間天氣”主要發生在 距地30 km以上。相較于平日的風和雨, 在空間天氣中,我們所關心的“風”指的是 太陽風,地面風速大約十幾米/秒,而太陽 風速大約 400-600 千米/秒;“雨”則是來 自太陽的帶電粒子雨;在空間天氣中沒有 陰晴之分,但有太陽和地磁場的“平靜”與 “擾動”之別,空間天氣不太關心“冷暖”, 而是特別注意太陽的紫外線和 X 射線輻 射的變化。空間天氣如同天氣一樣也有 好壞之分。當空間天氣變化十分劇烈時, 會對人類技術系統產生嚴重的影響,這種 空間天氣被稱為災害性空間天氣。
在歷史上,最為典型的災害性空間天 氣事件要數1989年3月13日的大磁暴對全球造成的影響。在磁暴發生后,不到90 秒鐘,加拿大整個魁北克省電網完全崩 潰,全省陷入漆黑一片。大部分地區經受 了長達9個小時的斷電,部分地方斷電持 續了數日。我國所處的地理位置離地磁場 北極比較遠,所以以前發生災害性空間天 氣事件對國內危害不顯著。但我們并不能 因此而放松警惕,已經有研究表明2012年 與2017年都有類似1989年的超級太陽風 暴發生,只不過沒有對準地球,所以沒有引 起類似1989年的超強大磁暴發生。
空間天氣不僅會制造各種各樣的麻 煩,它也會產生絢麗的極光。極光可以說 是磁暴在產生過程中的附屬產品。伴隨 著太陽風,來自太陽的高能粒子沿著極區 磁場的開口進入地球大氣層,激發大氣中 的原子、分子發出各種顏色的光,磁暴越大則極光越強,在魁北克事件中,加拿大 及北美以及美國南部佛羅里達州都能看 到,當時觀測到的極光的亮度足以滿足夜 間讀書看報的需求。
通過相關的新聞報道,大家或許知道 磁暴會影響人們的手機通信,其實不被大 眾所知的是,磁暴也會對高層大氣的溫度 與風場產生影響。李婧媛所在研究團隊 發現,在磁暴期間全球中間層-低熱層區 域溫度的響應,溫度有升有降,變化范圍 從零下30攝氏度到30攝氏度。這種溫度 變化會產生壓力梯度力,進而形成磁暴期 間中緯度中間層-低熱層的擾動風場,“只 有在充分理解空間天氣造成高層大氣的 溫度、風場等變化的物理過程基礎上,我 們才能繼續對空間天氣對底層大氣的影 響進行進一步研究”。 (本報綜合)
編輯:chenguo
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