2012迎来十年来最大最强太阳风暴 详细解析

2012年01月31日  |  16:08分类:关于现在  |  标签:  |  2,105 次浏览

2012迎来十年来最强太阳风暴

据国外媒体报道,1月23日,M8.7级的太阳耀斑在位于太阳东北半球的NOAA 1401区爆发,并引发了高能质子流直奔地球而来,这是继2005年以来最强的太阳风暴,质子辐射是2003年以来最高级别。高能粒子云穿过太阳表面大气,以超过每小时一百万英里的速度被激发,此后的数天内,这团高能粒子云将“吹拂”地球。然而,这一切还未结束,更多运动速度较慢的带电粒子在未来几天内还将与地球磁场“亲密接触”。

美国国家海洋与大气管理局发出警告称:这场强大的太阳质子风暴将影响高纬度地区、全球定位系统通讯会受到影响,轨道上的人造卫星可能受到干扰或损坏、电台广播、电视电话信号都会受到不同程度的干扰,同时也导致了北极航行的航班被迫改道,避免接触较高的地球大气。空间天气专家(NOAA)道格比泽克(Doug Biesecker)认为:较容易受到影响的北极航线将受到质子风暴的“袭击”,严重干扰高频无线电通讯,而地球磁场将在很大程度上“挡住”质子风暴。

图为太阳动力学空间天文台拍摄的太阳风暴发生场景。

在早前的一份关于本次太阳风暴的声明中提到:该磁场风暴与太阳表面出现的明亮的光晕存在联系。在随后的几天内壮丽的北极光证明了这场六年来最强大的太阳风暴。太阳耀斑、日冕物质抛射、高能光子以及各种宇宙射线充斥着看似虚无的太空,而人类这样的碳基生物不宜过多地暴露在这般空间环境下。带电粒子穿透身体可导致严重的健康问题,仅需较低辐射就可使血细胞数降低而引发辐射疾病,例如白内障和癌症等,甚至死亡。幸运的是,地球的磁场和大气可以屏蔽或削弱这些辐射,保护地面上的人们。但是空间站上宇航员会遇到怎样情况呢?

现在,强大的近X级太阳耀斑以及上周出现的日冕物质抛射正在影响着国际空间站上的宇航员,并“笼罩”在地球240英里高的大气上方。处于地球上的人们是安全的,但空间站内的宇航员将面对可能出现的健康风险,可以肯定的是,大多数的太阳质子无法通过空间站的,因此,只要宇航员不出舱活动应该是安全的。当然,这不意味着面对更危险的宇宙射线也是同样安全的。图2中显示了2012年1月23日、25日的太阳表面图像,日冕物质抛射已经于23日出现25日达到高峰,在26、27之后的几天内还将继续。

根据美国国家航空航天局网站公布,宇宙射线主要来自太阳系外的超能态亚原子粒子,源于恒星爆炸、黑洞以及其他矮恒星在生命终结时的爆炸。这些宇宙射线不像太阳质子那样容易被铝或者塑料等材料就能屏蔽,目前的所有屏蔽技术还不能完全阻止这类宇宙射线。

即使宇航员位于空间站内,他们如果遇到这一级别的宇宙射线,就如同毛毛细雨般穿过空间站舱壁和他们的身体,损害人体组织。另一个副作用便是破坏DNA结构,导致癌症、白内障等辐射疾病。

图为2012年1月23日、25日的太阳表面不同波段下的观测图像。

总的来说,宇宙射线对人类健康而言是非常不利的,尤其是大剂量、长期性的照射。现在的国际空间站轨道高度仍然处于地球磁场的保护之下,可以屏蔽掉每天穿过太阳系的宇宙射线。然而,奇怪的是在当前太阳耀斑发生时,国际空间站上检测仪器显示宇宙射线辐射量却出现降低。这是为什么呢?

科学家认为这是太阳风暴产生的带电粒子将宇宙射线“推离”空间站,这种现象被称为“福布什衰减”,由太阳耀斑和日冕物质抛射产生的带电粒子云,将太阳大气中的气体夹杂着磁结剥离出来,当它们抵达地球时与宇宙射线相遇,磁场导致了宇宙射线的偏转。从某个角度看,宇宙射线的确很容易穿透空间站的舱壁,而太阳质子却不能,由于日冕物质抛射还有降低宇宙射线辐射量的“特效”,因此较为讽刺的是,国际空间站内的宇航员恰恰在太阳风暴发生的时候比平时还要安全。

实际上,国际空间站的检测资料显示,“福布什衰减”有效降低了宇宙射线的辐射量,早前的前苏联和平号轨道空间站也发现过该效应。但这个现象不仅仅发生在近地轨道上,多艘星际探测器也监测到“福布什衰减”,比如先驱者10号和11号、旅行者1号和2号都在海王星轨道之外发生了这种衰减。

图为产生太阳东北半球的8.7级太阳耀斑。

由于这个意外“副作用”,科学家认为可以利用太阳活动时期实施行行星际载人航行,比如飞往月球、火星以及小行星等。在太阳活动高峰期出现带电粒子量最大值时安排较危险的宇宙航行任务。利用太阳活动对长期航行加以保护从而避免宇宙射线的危害是一个大优点,这是因为我们确实不了解宇宙射线对人类身体会产生何种程度的损害而采用的办法。目前仅能通过减少暴露在宇宙射线下的时间以保护宇航员。

美国宇航局戈达德空间环境中心的专家认为,太阳风暴所产生的质子辐射是自2003年以来最强的水平,空间预测中心以及将其归类为S3级质子风暴强度,而S5级则为最高级。

然而,科学家们却一直期待这场太阳风暴变得更强烈一些,这预示着太阳进入了为期11年的活动高峰期,并在2013年达到峰值。但近些年来,太阳似乎比平时更安静,导致科学家推测它是否进入了一个不寻常的“安静周期”,该异常周期可能每一个世纪发生一次。

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