我們逃過了這次太陽風暴的災難。這裡需要了解下一次的知識。

(SeaPRwire) –   從三月二十四日到二十五日,在美洲、歐洲和北亞東亞地區,天空出現了一系列壯觀的景象。四月八日,北美出現了。三月和四月期間,也出現了那種神秘的名稱。上週末,地球居民被陽光上發生的地磁暴——所產生的北極光的精彩光秀所吸引,這種通常只限於北極地區的現象,這次在美國阿拉巴馬州以南和世界其他同緯度地區都可見。

日冕物質拋射不僅帶來景觀,也可能帶來潛在的危害。當太陽的能量與地球相撞時,它可以干擾衛星,使GPS系統出錯,使發電廠停電,中斷電信。就像颶風一樣,太陽風暴由美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)根據程度從輕到重分級,從輕度到中度到強度到嚴重到極端。

五月十二日,NOAA對正在展開的事件發出了警報,儘管在五月十到十二日的高峰期,沒有報告電力或衛星中斷的情況。但是,如果地球這次躲過一劫,我們在未來一兩年面臨著潛在的困難,因為太陽將經歷一個高活躍週期。

所以,太陽上到底發生了什麼,對地球的危險程度有多大,我們如何準備?

什麼原因導致太陽風暴?

就像地球有其季節一樣,太陽也有。太陽的季節不是以月計,而是以11年為周期,產生高活躍期,即所謂的太陽極大期,以及低活躍期,即所謂的太陽極小期。這是因為太陽不是固體,意味著其表面不同部分以不同速率旋轉——。這導致太陽磁場 ,緩慢地積累能量,直到它斷裂。當這發生時,北南磁極 ,釋放出造成太陽極大期的能量。一旦消耗掉這種能量,太陽就返回活躍程度較低的太陽極小期。

高太陽活動的明顯跡象就是太陽黑子,即太陽表面扭曲的磁場小斑點。。這次爆發與直徑為地球16倍的太陽黑子相關,釋放出數十億噸的等離子體——。

然而,每個太陽極大期或太陽極小期的強度並不相同。密西根大學氣候和空間科學與工程教授邁克爾·利莫恩說:「太陽的主要周期是11年,但人們也注意到太陽黑子活動的更長周期趨勢。似乎每個世紀有一個更長周期,在這個周期內,太陽極大期的太陽黑子數量會比正常水平低一兩個周期,然後返回正常水平。」

過去十年結束的上一個太陽極大期處於能量譜的較低端。20年前結束的則處於較高端。「我們預計目前的太陽極大期將比前一個更大,更類似20年前的太陽活動高峰期,」利莫恩說。

日冕物質拋射如何危及地球?

理解太陽風暴對我們星球的影響最好的方式是將大氣層看作類似於熒光燈管中的氣體。在燈管中,利莫恩解釋說,兩端的電極加速電子,它與氣體相互作用,將能量傳遞給它,使它發出光。在高空中——50到200英里處——類似的過程在大氣層中產生極光。地表更近的地方,影響就不那麼良性。

「就像在燈管中,快速電子周圍有相關的電流,這些太空電流可以在地面上導致其他電流在……導電迴路中產生,」利莫恩說。「這些迴路必須非常長,幾英里長,但高壓輸電線尤其容易受到影響。」

衛星的損壞更直接,有多種方式造成。隨著日冕物質拋射,地磁風暴加熱外層大氣層,使其擴張。這增加了衛星的阻力,可以降低其軌道。太陽風暴期間從太陽流出的帶電粒子也可以滲透衛星或使其表面帶電,損壞其組件。問題尤其嚴重的是在高軌道——大多數通信衛星的飛行高度——的衛星。

國際太空站等有人駕駛的太空飛行器軌道要低得多——。這——在地面保護我們免受太陽和宇宙射線的影響。然而,太空人在太空風暴期間輻射劑量比地面人和動物高,尤其是在太空站或飛船本身提供額外保護——但是,在月球或火星表面未受保護的太空人在太陽風暴期間將面臨嚴重危險。根據Space.com報導,日冕物質拋射的「衝擊波」將使太空人承受相當於30萬次同時胸部X射線檢查的輻射劑量,這對人體來說已經遠超過45,000次致死劑量。

為下一場做準備

通常,太陽風暴需要一天或兩天才能到達和通過地球。最近的一次持續了幾天,利莫恩解釋說,因為太陽在短時間內發射出多次風暴。「地球現在處於風暴恢復階段,將持續幾天,」他在5月12日表示。「但現在極光將限定在北高緯度地區,如阿拉斯加和加拿大。」

考慮到這次強大的太陽極大期,未來一兩年內出現更大的風暴的可能性更大。太陽活動可能需要到2025年中期才開始減弱,。所以,我們如何準備?

2019年,美國國會嘗試通過《太空天氣研究和預測改進法案》,加強美國抵禦太空天氣事件的防禦能力。該法案授權NOAA、NASA、,產業界、學術界等加強太空天氣事件的研究,以及相應資金的優先度。

「基本上,」密西根大學氣候和空間科學助理教授丹尼爾·韋靈說,「該法律是要這些機構就如何推進了解和設定太空天氣預報基準提供意見。」

目前,這還不容易實現。一方面,太空天氣對研究人員來說仍然是一個黑箱。另一方面,即使我們能夠像預測地球天氣一樣可靠地預測它,美國龐大且區域化的電網也很難制定全面保護它的協議。

然而,這種指揮和控制系統的概念驗證例子確實存在於紐西蘭。

一年多前,韋靈與紐西蘭國家電網運營商Transpower合作,使用模型模擬極端太陽風暴估計,然後改變電網配置直到穩定。這被縮減為一份PDF操作程序,放在Transpower操作員的桌子上。「他們在這個週末啟用了它,」韋靈說,「這真的很酷。」

但是,50.1萬平方公里的紐西蘭與人口3.33億的美國相比,規模不同得多。如果強烈的太陽風暴襲擊,我們的電網很可能會崩潰。這不是由於缺乏開發中的機器和協議,然而。發電廠的變壓器使用交流電,但在太陽風暴期間可能接收直流電衝擊。

「這些變壓器本不適合處理這種情況,所以它們可能會很快加熱,」韋靈說。

一種名為地磁誘導電流阻對器的設備可以安裝在變壓器上,保護它們免受破壞性電力脈衝。問題是,這些阻對器仍在開發階段,安裝後可能出現韋靈所說的「打滾球」效應。「你在這裡阻止了太陽風暴產生的電流,它就在那裡加倍,」他說。

這就讓變壓器處於脆弱狀態——且脆弱