耀斑科普知識：耀斑，來自太陽的不速之客

　　幾年前，山東石島太陽射電望遠(yuǎn)鏡觀測到了太陽射電暴過程，太陽爆發(fā)強(qiáng)耀斑，級別為X1.1級，引起電離層短波吸收增強(qiáng)，我國全境短波通信受到顯著影響。對于這次耀斑事件產(chǎn)生的影響，國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心工程師王傳宇表示，“這種強(qiáng)度的太陽耀斑還是比較普遍的，不會(huì)給日常生活帶來太大的干擾，大家不必緊張。

　　其實(shí)，這并不是太陽耀斑最早出現(xiàn)的記錄。早在1859年，兩位英國的天文學(xué)家分別用高倍望遠(yuǎn)鏡觀察太陽。他們同時(shí)在一大群形態(tài)復(fù)雜的黑子群附近，看到了一大片明亮的閃光發(fā)射出耀眼的光芒。這片光掠過黑子群，亮度緩慢減弱，直至消失。這就是太陽上最為強(qiáng)烈的活動(dòng)現(xiàn)象——耀斑。

　　神秘的太陽耀斑及其暴發(fā)

　　在科技不發(fā)達(dá)的時(shí)代，太陽耀斑及其出現(xiàn)，圍繞這一現(xiàn)象曾經(jīng)有著許多神秘故事，其中與“瑪雅預(yù)言”有關(guān)的傳說最為引人注目。根據(jù)此預(yù)言，根據(jù)瑪雅預(yù)言所說，太陽紀(jì)只有五個(gè)循環(huán)，一但太陽經(jīng)歷過5次循環(huán)，地球就要?dú)?。而第五太陽紀(jì)開始于公元前3113年，歷經(jīng)瑪雅大周期5125年后，就在公元2012年12月22日前后結(jié)束。此外，宗教經(jīng)文(比如《圣經(jīng)》)說到：我們即將迎接宣判日的到來，充滿了火焰和硫磺石,離我們最近的恒星將給我們帶來難以想象的酷熱!

　　傳說綜歸傳說，是與當(dāng)時(shí)人們對事物認(rèn)識的局限性密切要關(guān)的，不足以采信。科學(xué)研究表明，太陽耀斑是在太陽的色球和日冕過渡層中發(fā)生的一種局部輻射突然增加的太陽活動(dòng)。太陽上的等離子被加熱至一千萬度，電子、質(zhì)子及一些重離子被加速到接近光速。這些離子發(fā)出的電磁波波段由電磁波譜上的長波微波至最短波長的γ射線。大部份耀斑都出現(xiàn)在太陽活躍的區(qū)域如黑子附近，即是太陽表面磁場線露出日冕的部份。耀斑的能量主要來自于日冕突然釋放的磁能。耀斑出現(xiàn)后，可以觀察到亮度突然增加，射電波、紫外線、X射線流量也會(huì)猛增，有時(shí)還會(huì)發(fā)射高能的γ射線和高能帶電粒子。耀斑所放出的X射線及紫外,可影響地球大氣層中的電離層，破壞人類的電磁通訊。

　　太陽耀斑對人類生產(chǎn)生活的影響

　　太陽耀斑分為A、B、C、M、X五級，強(qiáng)度依次增加。其中M、X級耀斑爆發(fā)會(huì)給近地空間環(huán)境帶來顯著的影響。3月出爆發(fā)的即為X級耀斑

　　耀斑對地球空間環(huán)境造成很大影響。太陽色球?qū)又幸宦暠?，地球大氣層即刻出現(xiàn)繚繞余音。耀斑爆發(fā)時(shí)，發(fā)出大量的高能粒子到達(dá)地球軌道附近時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重危及宇宙飛行器內(nèi)的宇航員和儀器的安全。2003年10月底11月初，一場有記錄以來最大的太陽耀斑爆發(fā)，國際空間站的宇航員不得不到空間站上防護(hù)相對較好的服務(wù)艙中尋求庇護(hù)。在地球上，瑞典南部的5萬戶居民還是短暫地失去了電力供應(yīng)。

　　當(dāng)耀斑輻射來到地球附近時(shí)，與大氣分子發(fā)生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視臺、電臺廣播，會(huì)受到干擾甚至中斷。耀斑發(fā)射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產(chǎn)生極光，并干擾地球磁場而引起磁暴。這里還有一個(gè)“悲慘”的故事。二戰(zhàn)期間的某一天，德國前線戰(zhàn)事吃緊，后方德軍司令部報(bào)務(wù)員布魯克突然發(fā)現(xiàn)無線電臺耳機(jī)里的聲音沒有了。檢查機(jī)器，電臺完整無損，撥動(dòng)旋鈕，改變頻率，仍然無濟(jì)于事。結(jié)果，前線失去聯(lián)系，陷入一片混亂，戰(zhàn)役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉!冤枉!”實(shí)際上，后來查清這次無線電中斷，“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;就是耀斑。

　　此外，耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響。通過分析太陽射電暴過程中不同波段的通量變化，對于空間天氣預(yù)報(bào)員判斷太陽風(fēng)暴強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)，進(jìn)而預(yù)測地球空間環(huán)境受到的影響起著無可替代的作用。正因?yàn)槿绱耍藗儗σ弑l(fā)的探測和預(yù)報(bào)的關(guān)切程度與日俱增，正在努力揭開耀斑迷宮的奧秘。

　　我國初步具備耀斑觀測及相關(guān)能力

　　早在2010年初，由中國家氣象局等部門共同投資近250萬元建設(shè)的我國第一座太陽光球色球觀測項(xiàng)目就已在石島建成。項(xiàng)目位于石島灣石島氣象臺新址，主要在淺海礁石上建設(shè)一座太陽光球色球望遠(yuǎn)鏡觀測塔，安裝相應(yīng)的觀測設(shè)備和觀測數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)，開展空間天氣觀測業(yè)務(wù)，建立觀測站與國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心的數(shù)據(jù)通訊鏈路，為國家空間天氣業(yè)務(wù)的開展提供支撐。

　　其建成，將實(shí)現(xiàn)對空間天氣源頭太陽的地基監(jiān)測，提升對空間天氣的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力，為國家不同部門開展空間天氣業(yè)務(wù)服務(wù)提供信息支撐，特別是對載人航天、衛(wèi)星發(fā)射等具有十分顯著的作用。

　　山東石島的太陽射電望遠(yuǎn)鏡在投入業(yè)務(wù)運(yùn)行以來，在空間天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中發(fā)揮著重要的作用，并在“天宮一號”、“神舟八號”服務(wù)中做出了貢獻(xiàn)。隨著太陽活動(dòng)高年即將到來，作為國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心的主力監(jiān)測設(shè)備，石島太陽射電望遠(yuǎn)鏡將承擔(dān)起更為艱巨的重任。

　　(文/孫彥)

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