编者按:
今年是第23个太阳活动周的峰年期,太阳活动剧烈而频繁。关于太阳活动的有关问题,记者采访了中科院空间科学与应用研究中心空间环境探测研究室王世金研究员和中国天文学会科普工作委员会副主任赵复垣,请他们对一些问题进行了解答。
耀斑爆发会引发电磁辐射、高能带电粒子流和高速太阳风,天文学家有时称耀斑为“太阳爆发”或“太阳风暴”。太阳耀斑是发生在太阳活动峰年前后的一种最剧烈的太阳活动。耀斑爆发时,在色球望远镜中可看到局部区域在几秒到几分钟时间内突然增亮,达到最大后缓慢下降,持续1小时左右恢复原状。一次中等大小的太阳耀斑所释放出的能量,相当于地球上十万次到百万次火山爆发所释放能量的总和。
耀斑爆发抛射出的高能带电粒子会直接损害在地球大气层之外运行的卫星,主要危害可概括为三大效应:辐射剂量效应会对卫星的材料、元器件、太阳能电池造成辐射损伤,带电粒子还可能直接损害宇航员的身体,甚至造成死亡,发生一次耀斑使宇航员遭受到的辐射剂量相当于做数百次x射线透视;单粒子效应会使卫星的运行程序发生混乱,产生虚假指令;充放电效应可使卫星表面及内部带很高的静电,静电放电会损坏器件或材料,有记录表明,静电最高时达到2万伏特。1998年5月的一起高能电子增强事件,使美国1颗通信卫星和德国的1颗科学卫星失效,多颗卫星异常。
太阳耀斑通常会引起电离层暴,这就对依赖于电离层反射向远方传播的短波无线电通讯构成了严重的威胁,因此,当耀斑爆发时,无线电信号会发生信号延迟、衰落、闪烁,甚至中断。高能带电粒子闯入地球磁场后会因磁场作用发生运动方向的偏转,同时它们也会反作用于地球磁场,使地球磁场发生剧烈扰动,这就是磁暴现象。磁暴发生时,带电粒子在地球磁场中运动可能产生强大的感应电流,进而影响高纬度地区供电设备、输油管道和电话系统。耀斑爆发还会对导航定位系统产生很大影响,给飞机、轮船、汽车、军队、野外考察队带来极大的麻烦。1989年3月太阳耀斑导致的磁暴,使加拿大魁北克省供电网断电9小时,损失10亿美元。
电磁辐射中对人体有伤害的为紫外线、极紫外线、x射线、γ射线等高能辐射,但地球大气层和地球磁场起到了极好的保护作用,极紫外线、x射线、γ射线等高能辐射完全被大气所吸收,根本不会到达地面。而紫外线也大部分被大气层中的臭氧所吸收,只有极少的近紫外线会到达地面,对人体有轻微伤害,即使在户外正巧遇上耀斑所产生的辐射,也只是等效于平时在户外多待几分钟至几十分钟,如果阳光斜射或阴天,则影响更小。在我国,飞机上的人员也不必担心,因为由于地磁场的不对称性,我国上空的磁场屏蔽能力比较强。至于心脑血管病人会比较敏感及人体免疫力会下降的观点,到目前为止还缺乏令人信服的证据。
太阳活动存在的11年周期性,是因为太阳磁场的南北极每11年要对换一次。但这种周期不是很严格地等间隔的,比如有的较短周期只有9年。黑子活动相对频繁的年份又称“太阳活动峰年”。国际天文学界规定,以1755年开始的太阳活动周期为第1周期。从1996年底,太阳又进入一个新的活动期,是1775年以来的第23周活动期。今年则是本周期的太阳活动峰年,预计属中等程度。