“太陽(yáng)表面驚現(xiàn)巨大黑子”，或致電網(wǎng)癱瘓？危險(xiǎn)真的在逼近地球嗎？

前不久，一條“太陽(yáng)表面驚現(xiàn)巨大黑子”的消息沖上熱搜，并提到，這個(gè)黑子可能會(huì)釋放高能爆炸。一時(shí)間，“或致地球電網(wǎng)癱瘓”“或釋放高能爆炸”等各種驚人言論充斥網(wǎng)絡(luò)，引起大家熱議。

這次的“巨大黑子”是什么？

據(jù)了解，這是美國(guó)宇航局（NASA）的 " 毅力號(hào) " 火星漫游車于8月17日至8月20日在探索火星的杰澤羅環(huán)形山時(shí)拍下的。由于火星目前在太陽(yáng)的背面運(yùn)行，" 毅力號(hào) " 比地球上的人早一個(gè)多星期看到黑子。

“毅力號(hào)”拍攝的太陽(yáng)黑子影像

黑子是太陽(yáng)光球?qū)由铣霈F(xiàn)的黑色小斑點(diǎn)。通常認(rèn)為，黑子具有比地磁場(chǎng)強(qiáng)度高一萬(wàn)倍的強(qiáng)烈磁場(chǎng)，它們并不“黑”，而是強(qiáng)磁場(chǎng)抑制了太陽(yáng)內(nèi)部能量向外傳遞，導(dǎo)致局部區(qū)域溫度較低，看上去像是暗淡的黑點(diǎn)。太陽(yáng)黑子活躍的年份，會(huì)產(chǎn)生“磁暴”現(xiàn)象，對(duì)地磁場(chǎng)和無(wú)線電通信造成嚴(yán)重干擾。因此，難免有人會(huì)猜測(cè)，這次的“巨大黑子”可能會(huì)釋放“高能爆炸”。

事實(shí)上，沒有一天太陽(yáng)表面上是沒有黑子出現(xiàn)的，我們?cè)诘厍蛏现灰柚腴T級(jí)的望遠(yuǎn)鏡和巴德膜就能看到它們，那么“毅力號(hào)”是怎么在火星看到太陽(yáng)黑子的呢？

在火星上，只要沒有沙塵暴天氣的影響，看到太陽(yáng)黑子并不是一件難事，甚至在太陽(yáng)系的每一顆行星上都能看到這一現(xiàn)象，當(dāng)然了，在四顆外環(huán)氣態(tài)行星上要借助望遠(yuǎn)鏡才行。早在8月20日，所屬于美國(guó)國(guó)家航空航天局的JPL實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)毅力號(hào)火星車運(yùn)行項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)發(fā)布消息，宣布在火星拍攝到了太陽(yáng)黑子，并公開了照片。

圖為JPL實(shí)驗(yàn)室在火星拍攝到的太陽(yáng)黑子

為什么說(shuō)這顆大黑子一周后將會(huì)面向地球呢？

“一周后見”的原因，是由于火星與地球分別具有不同的公轉(zhuǎn)軌道以及公轉(zhuǎn)周期造成的。

目前，地球與火星分別位于太陽(yáng)的兩側(cè)，中間存在一個(gè)大約130度的夾角，這樣一來(lái)，地球和火星就如同站在太陽(yáng)的兩側(cè)同時(shí)對(duì)他進(jìn)行“圍觀”，如果地球看到的是太陽(yáng)正面，那么火星看到的就是側(cè)后方。

再加上太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，之前被火星車拍到的太陽(yáng)黑子，實(shí)際上已經(jīng)慢慢地轉(zhuǎn)到面向地球的這一面，就是圖中編號(hào)13415的活動(dòng)區(qū)，考慮到太陽(yáng)自轉(zhuǎn)一周需要的時(shí)間約為27天半，這個(gè)視頻從公開火星車黑子照片時(shí)計(jì)算，地球在一周之后看到它的說(shuō)法也是基本靠譜的，但是，若說(shuō)什么“驚現(xiàn)”，就太夸張了，而且這個(gè)黑子的面積在黑子世界里也遠(yuǎn)遠(yuǎn)算不上巨大！

圖中編號(hào)13415的活動(dòng)區(qū)即為火星車拍到的已慢慢轉(zhuǎn)到面向地球的太陽(yáng)黑子 圖/南京大學(xué)羲和團(tuán)隊(duì)

“ 釋放高能爆炸，全球停電 ”？

實(shí)在是太夸張啦！

太陽(yáng)黑子很少單獨(dú)活動(dòng)，通常是成群出現(xiàn)，活躍時(shí)會(huì)對(duì)地球的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，當(dāng)太陽(yáng)上有大群黑子出現(xiàn)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)磁暴現(xiàn)象使指南針亂抖動(dòng)，不能正確地指示方向；平時(shí)很善于識(shí)別方向的信鴿會(huì)迷路。

至于造成大停電，歷史上也是確有其事，如1989年加拿大魁北克省大停電，就是因?yàn)樘?yáng)日冕物質(zhì)拋射所釋放的能量到達(dá)地球，造成地球自身磁場(chǎng)的劇烈變化，引發(fā)地磁暴造成的。

不過(guò)大家也不必過(guò)于恐慌，根據(jù)國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心空間天氣預(yù)報(bào)員的判斷，這顆太陽(yáng)黑子發(fā)生較強(qiáng)爆發(fā)活動(dòng)的可能性并不大。

但以目前可見日面上這幾個(gè)黑子活動(dòng)區(qū)來(lái)看，幾乎不可能發(fā)生能量極強(qiáng)的爆發(fā)，自然也就無(wú)法制造出能讓電網(wǎng)癱瘓的超大地磁暴。

其實(shí)，如黑子、耀斑、日珥等、這些天然的“放大器”，可以讓人類有機(jī)會(huì)更加細(xì)致地研究太陽(yáng)磁場(chǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家們也在通過(guò)各種方式和手段加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的監(jiān)測(cè)和研究，以便及時(shí)掌握太陽(yáng)活動(dòng)的變化趨勢(shì)。同時(shí)，也需要加強(qiáng)對(duì)地球磁場(chǎng)和電離層的監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題，并制定有效的應(yīng)對(duì)策略。

太陽(yáng)耀斑。

圖庫(kù)版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載

關(guān)于太陽(yáng)，還有這些未解之謎

盡管太陽(yáng)對(duì)人類如此重要，如今經(jīng)過(guò)科學(xué)的進(jìn)步，我們已經(jīng)非常了解太陽(yáng)的質(zhì)量、年齡、大小和總輻照度，也知道它是如何演化成今天的“模樣”，也知道它未來(lái)的命運(yùn)，但人類對(duì)其內(nèi)部力學(xué)和化學(xué)成分等的了解仍然有限。

01 太陽(yáng)活動(dòng)為什么會(huì)有周期性？

太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象的原動(dòng)力來(lái)自太陽(yáng)上的磁場(chǎng)，其強(qiáng)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的表征是太陽(yáng)黑子，也是太陽(yáng)光球上的相對(duì)低溫區(qū)域。太陽(yáng)黑子有著11年的周期，其長(zhǎng)期變化和地球氣候密切相關(guān)，例如氣候?qū)W上的小冰河時(shí)期（約1300年—1850年間），太陽(yáng)活動(dòng)顯著弱于后續(xù)年代的平均水平。不僅如此，太陽(yáng)黑子的活動(dòng)對(duì)地球磁場(chǎng)和無(wú)線通信也有很大影響。1859年發(fā)生的“卡林頓”太陽(yáng)耀斑事件，導(dǎo)致了劇烈的地磁擾動(dòng)并嚴(yán)重破壞了當(dāng)時(shí)人類社會(huì)的高技術(shù)系統(tǒng)——全球電報(bào)網(wǎng)絡(luò)，使得人類第一次認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球空間環(huán)境的影響。

1908年，美國(guó)天文學(xué)家海耳發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)上的強(qiáng)磁場(chǎng)，第一次證實(shí)了宇宙天體中磁場(chǎng)的存在，也揭示了太陽(yáng)活動(dòng)源自太陽(yáng)磁場(chǎng)。然而，太陽(yáng)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？太陽(yáng)磁場(chǎng)主導(dǎo)的太陽(yáng)活動(dòng)為什么會(huì)有周期性的變化？這些問(wèn)題被稱為太陽(yáng)活動(dòng)周期起源之謎，這是太陽(yáng)這個(gè)高度非線性和復(fù)雜系統(tǒng)的本質(zhì)問(wèn)題，目前科學(xué)界仍然不能給出明確解釋，被《科學(xué)》雜志列為當(dāng)代人類社會(huì)面臨的125個(gè)最前沿科學(xué)問(wèn)題之一。

圖庫(kù)版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載

02 為何日冕溫度高于太陽(yáng)表面？

太陽(yáng)最外層大氣層（日冕）位于太陽(yáng)表面上方，距熱源更遠(yuǎn)，但溫度是太陽(yáng)表面的1000倍，太陽(yáng)的溫度結(jié)構(gòu)和地球越往外溫度越低明顯不同，太陽(yáng)大氣最外層的日冕呈現(xiàn)反常的高溫狀態(tài)，這違背了熱力學(xué)第二定律，為何會(huì)出現(xiàn)這種情況？這是籠罩在太陽(yáng)頭上的一層“神秘面紗”。

如何解釋日冕的加熱機(jī)制是天體物理的重大科學(xué)難題，被《科學(xué)》雜志稱為天體物理學(xué)中“八大未解天文之謎”之一。

03 如何對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的日地物理傳播過(guò)程和行星際效應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和預(yù)報(bào)？

這是保障近鄰空間的高技術(shù)設(shè)備和深空探測(cè)順利進(jìn)行的至關(guān)重要的應(yīng)用需求。1989年3月，狂暴的日冕物質(zhì)拋射引發(fā)了極強(qiáng)的地磁爆，導(dǎo)致加拿大魁北克省大范圍停電事件。在這次磁暴中，魁北克省整個(gè)電網(wǎng)在90秒內(nèi)全面癱瘓，造成直接經(jīng)濟(jì)損失約5億美元。2003年10月的重大太陽(yáng)活動(dòng)事件，造成全球范圍短波通訊中斷，超視距雷達(dá)、民航通訊中斷，瑞典電網(wǎng)中斷1小時(shí)，GPS導(dǎo)航出現(xiàn)故障，多顆科學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)丟失。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）《太陽(yáng)物理以及空間物理發(fā)展報(bào)告》中也明確指出，太陽(yáng)探測(cè)主要目標(biāo)是為了更好地理解日地系統(tǒng)、預(yù)測(cè)空間環(huán)境變化及其產(chǎn)生的社會(huì)影響。因此，描繪太陽(yáng)活動(dòng)在日地空間傳播和影響的完整物理圖像，是當(dāng)代日地物理最前沿的科學(xué)問(wèn)題，也是各個(gè)科技大國(guó)的迫切需求。

在上述三大科學(xué)問(wèn)題中，磁場(chǎng)都起著至關(guān)重要的作用。事實(shí)上，對(duì)于太陽(yáng)和恒星磁場(chǎng)自身性質(zhì)的認(rèn)識(shí)也是一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題。無(wú)論對(duì)于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還是國(guó)家安全，太陽(yáng)探測(cè)都是如此重要，已經(jīng)成為各國(guó)天文學(xué)界、空間物理學(xué)界等領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。

我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”（衛(wèi)星示意圖）。圖片來(lái)源：國(guó)家航天局

得益于國(guó)力的大幅度提升，中國(guó)已經(jīng)具備了在重大科學(xué)問(wèn)題探索上投入的經(jīng)濟(jì)實(shí)力；而依靠國(guó)家探月和深空探測(cè)、載人航天等帶來(lái)的硬實(shí)力提升，我國(guó)也已經(jīng)具備了實(shí)施重大太陽(yáng)探測(cè)任務(wù)的技術(shù)實(shí)力。時(shí)不我待，期待中國(guó)的太陽(yáng)觀測(cè)研究盡早步入世界之巔。

綜合來(lái)源：新華網(wǎng)、科技日?qǐng)?bào)、中國(guó)氣象報(bào)社等