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我们都知道，大风暴会造成严重破坏，淹没城市，摧毁基础设施。但还有一个比暴风雨更令人担忧的问题：太空天气。如果一场巨大的太阳风暴袭击我们，我们的技术就会被摧毁。整个星球都将陷入黑暗。
美国国家海洋和大气管理局太空天气预测中心主任托马斯·伯杰告诉说：“与过去相比，我们现在更加容易受到太空天气影响。”“如果我们今天遭遇极端事件，将很难做出反应。”
“太阳风暴”，用来描述太阳向我们发射的一系列物质，包括x射线、带电粒子和磁化等离子体。自19世纪中期以来，一场大规模的太阳风暴还没有袭击过地球，但太空气象学家非常担心一场太阳风暴的可能性。
太阳风暴通常始于太阳耀斑——太阳表面的巨大爆炸，将能量和粒子发射到太空。小型的c级耀斑一直存在，而且强度太小，无法影响地球，而中型的m级耀斑可以产生轻微的无线电干扰。与此同时，x级耀斑是太阳系中最大的爆炸，释放的能量相当于10亿颗氢弹的能量。这些喷发很少发生，但当它们发生时，将是一个史诗般的景象。
用现代仪器测量到的最强烈的耀斑，是发生在年的太阳活动高峰期。它是如此之大，以致于我们的卫星传感器超负荷运行，它记录了X-28型耀斑，如下图：
太阳和日光层观测站(SOHO)飞船在年捕捉到了这一壮观的太阳耀斑尽管观测了一个多世纪的耀斑，科学家仍然不能完全确定太阳爆发的原因。我们确实知道耀斑与太阳强大磁场的破坏有很大关系，太阳磁场在一个大约11年的太阳周期中振荡。
“太阳风暴源于太阳表面爆发的磁性特征，”太空气象科学家乔·古尔曼解释道。“我们称这些活动区域为太阳黑子。当它们变大时，那就表明磁场正在迅速变化。而当磁场迅速变化时，这似乎是太阳活动的原因——或与之相关的原因。”
一个中型到大型的太阳耀斑会向地球发射高能辐射波——x射线和紫外线。这种辐射的能量足以把电子从原子中剥离出来。基本上，天空被一个巨大的电磁脉冲击中。
但据伯杰说，即使是最大的耀斑也不会对人类产生太大影响。“这是一个巨大的电磁脉冲，搅乱了电离层，导致它向外扩展，”伯杰说。“但太阳耀斑确实不会损害技术。”唯一的例外是无线电。当大气中电荷过多时，地球和轨道卫星之间的无线电信号会被阻断。
伯杰指出：“无线电通讯有时会受到影响。“无线电广播变得很困难。当飞机在两极上空飞行时，它们与控制中心通信的唯一方式是在大陆上空反射高频无线电波。但这只是暂时的困难，最多持续10分钟到几个小时。”
年3月6日，美国宇航局捕捉到x级耀斑。我们没有一个预测太阳耀斑的好方法，而且太阳耀斑袭击地球的速度太快，美国国家海洋和大气管理局无法提前通知航空公司(太阳耀斑到达地球大约需要8分钟)。
伯杰说：“我们唯一能做的就是在看到预警信号时发出警报。”“航空公司对高频通信中的耀斑效应非常感兴趣，如果真的有重大事件发生，他们会考虑停飞航班。”
带电粒子
太阳耀斑照亮天空几分钟到几小时后，一股带电粒子流——电子和质子——抵达地球。它们轰击磁气圈，这是我们的磁场在地球周围形成的一个保护层。伯杰说：“我们看到辐射水平有时会上升，这可能表明粒子正在撞击地球轨道。”
进入地球大气层的带电粒子是北极光产生的原因。偶尔，大量的带电粒子会撞击轨道卫星并损坏它们的电子设备。粒子辐射也是人类在太空中面临的一大风险。但总的来说，太阳粒子辐射的影响被磁气圈和大气所缓冲。
日冕物质抛射
当太阳耀斑爆发时，它有时会向太空发射巨大的磁化等离子体云。这被称为日冕物质抛射(CME)。日冕物质云是持续最长的太阳天气，从12小时到几天不等。它们也是目前为止最危险的。
幸运的是，由于日冕物质云移动缓慢，我们的太空天气预报员有更多的时间来预测它们。通常情况下，如果发生大规模的日冕物质抛射，就可能会影响地球的重大事件。
日冕物质将几乎直接从太阳发射出去，如果它直接向我们飞来，它将首先击中位于距离地球约万英里的美国宇航局的王牌卫星。如果这种情况真的发生了，大约还有30分钟到一个小时的时间，才会有一团等离子雨从上空落下，与地球的磁气圈相互作用，引发一场地磁风暴。那就是对电网的影响的时候。
艺术家对太阳风与地球磁气圈碰撞的描绘。这在地球的上层大气中产生了巨大的电流。根据地面的导电性，大电流可以被发电站接收并输入电网。这是个坏消息，因为我们的电网不是为从地下发出的大量电流而设计的。
地磁风暴强度是用“扰动风暴时间”(Dst)来测量的，Dst本质上描述了日冕物质对地球磁场的震动强度。普通的风暴，会导致北极光爆发，但不会影响我们。年3月，严重的地磁风暴摧毁了魁北克省的电力。
但即使是年的那场风暴，与卡灵顿事件相比，也显得微不足道。卡灵顿事件是年前席卷地球的一场地磁风暴。当时，损害并不严重。但今天一场卡灵顿大小的风暴可能意味着灾难。
怪物风暴
年9月的卡灵顿事件是以英国天文学家理查德·卡灵顿的名字命名的，他亲眼目睹了太阳的升起。在卡灵顿观测之后的几天里，一系列强大的日冕物质抛射正面撞击地球，点燃了远在古巴南部的北极光。电流使电报线路通电，使技术人员感到震惊，使电报纸着火，并造成广泛的通讯中断。
下次卡灵顿大小的风暴来袭时，这里的情况会变得非常糟糕。与年前相比，人类社会现在对电力的依赖程度要高得多。今天我们有管道、输电网络和更多的地面导电技术。那么，如果一个卡灵顿大小的事件袭击了我们，会发生什么呢？根据美国国家科学院的一份报告，现代世界的几乎所有方面都会受到冲击。
大型地磁暴引起的地面电流可以熔化位于电力分配系统中心的变压器的铜绕组。如果发生这种情况，可能会导致大规模停电。由于我们的电网已经变得更加互联互通，今天这样的停电的影响可能会蔓延到很远很远的地方。
这将在多大程度上改变我们的生活？怎么说都不为过。电灯当然会熄灭，互联网和任何用电设备也会停止工作。在市政供水实行电子控制的地方，如大多数现代城市，厕所和污水处理系统将停止工作。供暖和空调会失灵。易腐烂的食品和药品将会变质。自动提款机将毫无用处等等。
其中一些影响可能持续数年，全球都会感受到。地球的整个磁场都在变化，所以整个地球都能感觉到。
我们可以肯定的是，经济损失将是巨大的。美国国家科学院的报告估计，今天一个卡灵顿大小的太阳活动的总成本可能超过2万亿美元。
重要的是要记住，我们在这里谈论的不是一些难以置信的牵强附会，世界末日式的大灾难。事实上，在年7月，一个巨大的日冕物质抛射(CME)穿过地球轨道，与我们擦肩而过。美国国家航空航天局的卫星捕捉到这一事件，其记录的Dst为-nT，可与卡灵顿事件相媲美。
多亏了越来越多的太空气象观测站，我们比20年前更有能力监测太阳活动。尽管如此，大多数太空气象学家一致认为，如果今天有一场大规模的太阳风暴袭击地球，我们将会陷入困境。但我们正在努力改变这一点。
与此同时，对太空天气敏感的地球人能做些什么呢？大多数常见的防灾建议都适用。建立一个应急供应包。制定一个计划，万一电话坏了，和你爱的人取得联系。让你的汽车油箱里至少有一半的汽油。备用电池，或购买太阳能或手动充电器，备份您的数据。
