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「太陽風暴」是指太陽發射大量發電物質﹐帶來強大磁能和輻射。太陽風暴的爆發有周期性﹐每十至十一年達到高峰。科學家預測﹐新一輪太陽風暴的高峰期在2001年1至4月﹐並於3月達到最高峰。

        去年七月十五日，色彩變幻的紫外線圖象顯示地球的極光橢圓軌道亮了許多，几分鐘后，一場電磁暴襲擊地球。這次電磁風暴在前天從太陽上爆發。IMAGE衛星記錄的紫外線輻射來自于地球大氣層撞擊氮分子的帶荷電離子。



2000年的七月十四日，美國東部時間凌晨五點半，太陽上一個足可以吞下地球的區域突然比以往亮了十倍，并向宇宙空間噴發出大量的高能輻射。

二十五個小時之后，烏云通過了太陽和太陽系天文觀測站（SOHO），一個歐洲航空航天局和美國航天局一直監測太陽的飛船。這個飛船的太陽能電池板-也就是它的動力所在-在几秒鐘之內所遭受的損壞比它在宇宙空間的惡劣環境中暴露一年所遭受的損壞還要厲害。另一個衛星，美國宇航局的旗艦-X-射線觀測站CHANDRA，被迫進入了休眠狀態。

這股太陽云還打壞了一個測量太陽風的衛星上的太陽傳感器，太陽風是從太陽上吹出來的一種帶電粒子。這個衛星運行失靈，好几天它都找不到該指向那個方向。日本的X-射線衛星ASCA還沒有這么幸運。由于受到該太陽云的加速，帶電粒子把它的飛行計算機燒焦了，并把它攪得失去了控制。這個衛星再也沒有重新獲得動力。由于ASCA已經變成了一塊冷冰冰的太空垃圾，今年將進入大氣層墜毀。

太陽云從太陽上噴射出二十六小時之后到達地球。鑽入地球磁場中，磁場也是我們看不見的環繞地球的盾牌，這場風暴席卷著帶電粒子向地球的大氣層傾瀉了約1500兆瓦的能量。這個能量是全美電網的發電量的四倍。這次干擾毀壞了兩個大型變壓器并干擾了供電系統，并使東海岸的所有調壓裝置關閉。

科學家們預測，在今后兩年，太陽風暴將一樣劇烈或者更甚。

太陽暴的報道

和地球的磁場一樣，太陽的磁場也有南北兩極。但，每隔十一年，太陽磁場的兩極要調換方向-同時引起極大騷動。這種活動的最高峰叫做太陽暴，科學家們通過數太陽上的黑斑來確定太陽暴，那些黑斑是由于好几束太陽磁場線集中到一起形成的。這些太陽斑的數目好象去年夏天就達到了最高值，比研究人員預測的時間要晚六個月。但是，這個高峰是很寬泛的，太陽暴估計還要在持續十八個月。

在2000年七月十四日之前，這次太陽耀斑，也是人類記錄的第二十三次，好象很微弱。科羅拉多州BOULDER市國家海洋與大氣空間管理中心的ERNEST HILDNER主任說，甚至目前，盡管太陽風暴已經在去年十一月襲擊了地球兩次，它仍舊不算是最強烈的。但在另外兩個方面，太陽的周期與其它星球也不一樣。

自從上次太陽耀斑爆發，人類已向太空發射了2000顆通訊衛星、宇航員們也可以在太空行走的時間更長﹔我們的社會越來越依賴計算機、太陽能電池、自動銀行系統和其它電子設備，我們的地球比以往任何時候都容易遭受到來自太陽的災難性的襲擊。


（二）

明尼蘇達州DULUTH市METATECH公司的供電系統工程師KAPPENMAN說，電網的輸電方式使事情更糟，該公司還為其它几個行業監測太陽活動。目前，輸電的距離越來越遠，客戶越來越多，但是，他說，這些設施都沒有按比例增加用來調控電壓的裝置的數量。由于這些裝置幫助減少對電流的突然沖擊，因此，在地球遭到太陽暴襲擊的時候，它們起著很關鍵的作用。

KAPPENMAN說：“與十年前相比，現在的電網更容易受到太陽暴的襲擊”。

同時，地球科學家現在也有比以往都多的空間飛行器來監測太陽及其對地球的影響。美國宇航局的TRACE和日本的YOHKOH衛星追蹤著太陽上動蕩的物質。另外，歐洲航天局的尤里西斯衛星也准備好進行對太陽極點的第二次太空探索。

稍等，還有更多。ACE（進步合作探索者）衛星象SOHO衛星一樣，它離太陽的距離比地球離太陽的距離近一百萬英里。通過在那個位置的空間環境中監測變化，它可以在太陽風暴到達地球前一小時向地球人類發出警告。還有WIND衛星，它監測太陽風，太陽風充滿了離地球不遠的星際空間。根據太陽風的密度和速度，這種風可以在太陽噴發撞擊其它星球時抵消或減少撞擊的強度。

另外一顆衛星叫IMAGE，它是用來觀測電磁場中的帶荷粒子和中子的。另外，IMAGE和太陽系衛星都檢查極光，即當從太陽來的帶荷粒子碰撞地球大氣層時在地球極地出現的忽隱忽現的電干擾。同時，日本的GEOTAIL衛星還監測著地球磁場的背部。

NOAA的HILDNER說：“這些衛星是理解因果關系的絕妙辦法﹔人們可以遠離太陽觀測太陽上發生的事情，而后把資料傳回地球，人們還可以對這些東西用燦若星晨的衛星加以測量。這也是我們開發模型的方法”。

七月十四日太陽暴噴發的火焰特寫：左邊：在日冠上的這個電磁活動區域的相對較冷也更密的帶電氣體環被一個在本照片上顯示不出來的更熱更稀薄的環狀蓋壓制。中間：這個蓋被吹走，上層的日冠環向外凸起，被壓抑的能量釋放出火焰。右邊：在火焰噴發后，太陽表面的氣體流充滿了新形成的壓力較弱的太陽冠環。

太陽的噴發主要有兩個類別：火焰和太陽物質噴射。這兩種情況都是由儲存在電磁場的能量的突然釋放而引起的。但科學家還不知道具體的過程。

磁場線來自與巨大的太陽內部，并貫穿太陽冠環。在太陽自轉時，這些環彎曲、扭結或伸展開來，并儲存大量能量。在伸展太遠之后，這些環會突然斷裂或重組，同時會發生太陽系最壯觀的爆炸。有些能量通過輻射爆炸釋放，這就是太陽暴。

當紫外線或可見光向地球方向飛來時，八秒鐘它們就能到達地球。可能由此輻射加速的來自太陽質子到達地球后的最大危險將在太陽暴到達地球后二十分鐘到達。如果這些高能質子正好擊中在宇宙飛船外面的宇航員，他們可能會受重傷或者喪命。因為電離層吸收了質子的很多能量，但它們并不對地球上的人類和供電系統構成威脅。

扭曲的磁場還有另外一種辦法釋放自己的能量。就象一條拉直的皮帶在屋子里面彈射一樣，磁場可能從太陽的外層大氣或日冠上飛走，并同時帶走環繞它的離子氣體。這就是CMES-上億噸的離子氣體物質，它通過磁場組合到一起。有時候我們也把它稱做電磁云，這些電磁云可能比行星還大，對地球的威脅比日暴更厲害。

象一架以超音速飛機在空氣中飛行，CME在太陽風中飛馳，同時對它遇到的帶電粒子形成沖擊波。CMES從太陽發出輻射，這些輻射只有很少是向著地球的。當CME和其帶電粒子的周圍撞擊地球磁場后，通常三或四天，CME將在日冠爆發。這種太陽云可能導致潛在的毀滅性的電業事故。

（三）

所謂的電子殺手，是帶電粒子聚集了超過一百萬電子伏特以上的能量划過宇宙飛船外層的情況。如果宇宙飛船中某個容易損壞的部件積存有足夠電荷，就會出現電子短路。它就會從一個電子跳到下一個電子，這些小火球可能毀掉衛星上的靈敏的電子設備，包括計算機和通訊設施。

美國宇航局GODDARD太空飛行中心的空間科學家NICOLA說，通過壓縮和推撞地球磁場，在CME之前的桶狀沖擊波可以在磁場內部釋放。磁場可能突然收縮，正如在七月十四日太陽暴中所發生的情況一樣。這種收縮可以從地球表面伸展出六萬四千公里。磁場圈收縮到只有平時長度的一半。她和其他科學家上個月在宇航局的刊物上簡短地描述了七月十四日的太陽耀斑。

有些CMES比別的更危險。如果有一個CMES到達地球，而其電磁場有正好指向南方，與地球磁場的方向相反的話，那么這中太陽云可能直接與地球場相聯。指向南方的CME可以劇烈地改變地球磁場。在這種情況下，它可以產生很強的電流或回路電流，電流將部分地環繞磁場的赤道，對地球背對太陽的部分的影響也會更大。

通過與離地球更近的電流的結合，這種回路電流對干擾地面電網起著關鍵的作用。在地球背對太陽的一面，這個回路通過與沿地球磁場進入電離層的電流，也就是大氣層上層電離子氣體導電層，形成閉路。

在電離層中，這種電流也叫做ELECTROJET，它與地球的極光相連接并在極地緯度環繞。對這個回路電流的沖擊也可能把ELECTROJECT推向低緯度地區。在北半球，它就會把極光向南推移﹔在那里，它在地球表面產生的磁干擾可能在人口稠密地區的輸電線路上吸引電流并干擾許多電網。

在長達几個小時的時間內，直到CME過去之前，地球都要任它擺布。七月十四日太陽暴的破壞效果都是由于其CME指向南方所造成的。

在上個太陽周期襲擊地球的另外一次指向南方的CME造成的后果更嚴重。在一九八九年三月十三號的半夜，加拿大魁北克水電公司正在正常運行。而后，地球磁場沿美國-加拿大邊境地區劇烈跳動。電壓下降，在九十秒鐘之內，魁北克省一片漆黑。在哪個寒冷的早晨，有六百萬人在沒有暖氣和電燈的情況下起床。

日冠物質噴射（黃色）所產生的沖擊波（藍色弧）將要撞擊地球磁場演示。

因此，地球上的人在怎么樣預報什么時間發生太陽暴和它們的嚴重程度呢？科羅拉多州BOULDER市西南研究院的太陽物理學家GRAIG DEFOREST說：“如果氣象預報員對天氣的預報象我們預測太陽風暴的預報一樣不准確的話，我們非要解雇他們不可”。

但是他還說，如果太陽暴出現“我們做得非常好”，我們能斷定它什么時候會襲擊地球。他和其他科學家都贊譽ACE衛星，這個衛星比地球提前一小時經歷太陽暴，同時，能向衛星和電力公司傳達接近的太陽暴的嚴重程度。他說：“我們第一次能夠連續預報地球磁場暴”。

提前一個小時的時間，足夠我們蓋上衛星的蓋子并向需要儲存電力和盡量減少長途傳輸的電力公司發出警報。如果想提前几天或几周時間預報太陽暴，科學家還有很長的路要走。在對近兩年的太陽暴資料進行分析之后，一九九九年研究人員報告，太陽上的電磁活躍區域在噴發X-射線前常常形成S狀圖形。

S標志出了太陽暴發生的地點，因為扭曲或展開的磁場線形成了這種彎曲的圖形。但科學家們還不知道在S型圖案出現后多久活躍區域會噴發。由于太陽每二十八天自轉一周，問題的關鍵是確定該區域在噴射CME時是否是對著地球。DEFOREST解釋：“如果人們看見了S型，人們就會知道子彈已經上了膛，但人們還是不知道太陽什么時候開槍，因此也不知道它會指向那個方向”。

（四）

一旦出現噴發，在SOHO衛星上的一種儀器就能判斷出來太陽暴是不是指向地球。這就給預報人員兩到三天的時間，提醒人們某些東西可能受到沖擊。但，這個衛星對太陽暴的強度能提供的資料不多。

最近有兩組獨立的科學家發現了不同的判斷太陽遠端或它隱蔽的一半的活動的方法，這種方法可以提前几天。一種技朮是探測由太陽近距離的氦氣體發出的紫外線輻射。當太陽暴的能量撞擊這些氣體時，它可以產生SOHO衛星能探測到的紫外線熱點，即使太陽暴發生在隱蔽的一半。

另外一種方法是，研究人員使用SOHO上的一種儀器來收聽太陽的聲音震動。如果聲波的峰值有少量增強，那么太陽的另一半將可能讓科學家警覺，并在它轉到我們看得見之前，讓科學家估計出那個部位可能發生太陽暴。

還有另外一種診斷方法，太陽科學家已經開發了一種似乎很可靠的方法來預測CME能用多長時間到達地球。他們可以通過考慮太陽風對太陽風暴的加速和減速作用判斷CME的到達時間。

另外一組包括空軍人員，他們正從事著有關空間天氣最具挑戰性的事業，他們試圖要判斷出什么時間CME將指向南方。為了模擬出這個關鍵特征，研究人員不但要考慮CME的原來特點，而且還要考慮CME要穿越的太陽風的密度和速度。太陽風可以讓CME磁場或多或少地改變其危險的方向。空間環境中心的主任MURRAY DRYER如是說。

關于將來，美國宇航局的兩個飛船將在2004年發射，目的是從不同的方向觀察日冠并為太陽暴提供三維的視覺。STEREO說，這種飛行的目的是想比目前通過衛星觀察的方法更快地辨別出向地球方向來的太陽暴。

2006年，宇航局計划發射太陽系動態觀測站，這是第二代的SOHO衛星。該項目的科學家BARBARA說，這個裝置將對太陽進行二十四小時跟蹤。

研究人員還想啟動GEOSTORM計划，這次飛行在本財政年度沒有獲得資助。這個太空船將使用利用太陽光驅動的紅外帆到達比ACE軌道離太陽更近的軌道。GEOSTORM飛船可以在太陽暴到達地球兩到三小時前提供數據。

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