太陽喘口氣，對地球都有實質性的物質影響！1859年9月1日太陽天文學家理查德·卡靈頓(Richard Carrington)目睹了太陽黑子在消失前突然短暫地閃過亮光。第二天黎明前，地球大部分地區(qū)都爆發(fā)了極光，南至加勒比海和夏威夷，南至智利。這一事件不僅在一些通常不會出現(xiàn)的地方產生了可見光，而且還讓全球的電報系統(tǒng)陷入混亂。
考慮到卡靈頓時代的技術水平，地磁風暴的影響僅限于電報服務中斷。如果今天發(fā)生類似的事情，世界技術基礎設施可能會陷入停頓。像地磁風暴這樣的極端太空天氣事件現(xiàn)在比過去更具破壞性。這是由于我們對空間技術系統(tǒng)的更大依賴，這些技術系統(tǒng)可能受到地球大氣中電流和高能粒子影響。
我們可以把空間想象成一個寂靜、空曠的空間，而太陽只是一個遙遠的光和熱的來源，當然這并不一定是真的。太陽和地球以更復雜、更親密、有時甚至更危險的方式聯(lián)系在一起。太陽黑子是太陽光球層上的暫時現(xiàn)象，比周圍的區(qū)域看起來要暗。太陽黑子可以持續(xù)變化，可能只持續(xù)幾個小時到幾天，或者更激烈的甚至幾個月。太陽黑子總數(shù)長期以來一直被認為是隨著太陽周期大約11年的重復而變化。
太陽黑子活動的高峰稱為太陽活動的最大值，而平靜期稱為太陽活動的最小值。太陽黑子伴隨著電磁輻射(耀斑)爆發(fā)和日冕物質拋射(CME)等次生現(xiàn)象(物質的突然爆發(fā))，伴隨著太陽高能粒子(SEPs)，表明了強烈的磁活動。太陽耀斑是太陽能量的突然釋放，而CME則是從太陽向太空發(fā)射熱等離子體。引發(fā)耀斑和日冕物質拋射的確切機制仍在爭論中，但太陽黑子群越大，太陽活動就越劇烈。太陽不斷地噴射出高能電子、質子和其他原子核來轟擊地球。
太陽耀斑和日冕物質拋射(CMEs)釋放出大量能量和帶電粒子。與地球上層大氣猛烈碰撞，在那里它們可以引發(fā)地磁風暴。地磁風暴中的帶電粒子會引起地球磁場擾動，對電力系統(tǒng)產生影響。地磁風暴產生許多影響，如電壓中斷導致停電；增加石油管道腐蝕的土壤電壓變化；衛(wèi)星、無線電和蜂窩通訊網絡中斷；暴露于高水平的輻射之下；減少極地航線的航班。地球磁場在兩極都較弱，因此一些粒子通過地磁風暴進入地球大氣層。
太陽活動對北美電網的不利經濟影響已得到充分證明，例如1992年至2010年向美國能源部報告的電力擾動中，有4%可歸因于強地磁活動。研究氣候變化對經濟的影響已經有一段時間了，那太陽呢？有趣的是，雖然空間天氣研究是一個迅速發(fā)展的領域，但評估其總體社會和經濟影響的學術工作似乎還處于起步階段。目前，研究太空天氣對經濟的影響，對太陽活動的測量是太陽在特定時間產生的太陽黑子數(shù)量，幸運的是，這些數(shù)據(jù)是公開。
在實證分析中，研究發(fā)現(xiàn)經濟合作與發(fā)展組織34個成員國的國內生產總值(GDP)隨著太陽活動的增加而下降。平均而言，太陽能活動每增加1%，GDP就至少減少0.06%。研究發(fā)現(xiàn)，地磁風暴的負面經濟影響在北緯地區(qū)更為顯著。然而，地磁風暴的影響并不局限于高緯度地區(qū)，在英國、芬蘭、瑞典、西班牙和美國都有記錄美國、加拿大、南非、日本、中國和巴西。研究結果表明，在信息和通信領域，地磁風暴造成的破壞要大得多。
博科園｜文：Michael Batu/The Conversation
博科園｜科學、科技、科研、科普
