Steed的围脖
26-07-20 08:32 微博认证:科学科普博主

2003年万圣节前后,太阳接连爆发了一串强烈风暴。美国联邦航空管理局的一套导航系统受干扰长达26小时,他们还发出了该局史上首份此类警告:商业航班上的乘客,可能正在承受过量辐射。

这在有仪器记录的太阳风暴里已属极强级别,但还不是最极端的。1859年的卡林顿事件,曾让欧洲和北美的电报网大面积失灵,极光一路压到了佛罗里达。那时人类最精密的电器只是电报机,而今天,我们把电网、卫星、GPS、互联网,全押在了天上地下纵横交错的电路里。

所以所有人都想知道同一件事:太阳发起狠来,最坏能坏到什么程度?

过去几十年,科学界流行一种让人安心的看法:地球有个天花板。太阳风暴的能量往地球两极的电离层里灌,灌到一定程度就会饱和,再猛的风暴也灌不进更多。电离层是高空一层被太阳辐射电离的稀薄大气,极光在那里上演,很多通信和导航信号也要从那里穿过。

一项刚发表在《自然》(Nature)上的研究,把这个天花板拆了。由NASA戈达德航天飞行中心领衔的团队发现,所谓上限,很可能是数据测歪了造成的假象。真实的地球,也许根本没有上限。

问题出在测量位置上。人类监视太阳风的哨兵探测器,大多停在拉格朗日L1点。那是日地之间引力刚好抵消的一个位置,离地球约150万千米,探测器可以稳稳悬停在那里,替我们提前给太阳风把脉。

但这个位置有个先天缺陷。太阳风从L1点继续飞向地球,还要闯过磁鞘,也就是地球磁场外围的一圈缓冲带,高能粒子在这里会被搅动、削弱。研究者打了个比方:在L1点测太阳风,就像在海浪刚掀起浪尖时测它的力道,再拿这个数去推算它拍上沙滩时还剩多少劲。

结果就是,哨兵报上来的数字,系统性地高于真正打在地球身上的太阳风。

高估输入,会带来一个连锁错觉:能量明明记了那么多,地球的反应却没跟着涨,看起来就像地球饱和了、有上限了。这一次,团队不再只依赖L1点的远程哨兵,而是调用了忒弥斯卫星(THEMIS)、磁层多尺度任务(MMS)等一批离地球更近的航天器,把100多万条太阳风测量数据,与磁鞘和磁层里的实际读数逐一比对。

比对的结论是:目前没有任何统计证据表明,太阳风灌入极区电离层的能量存在上限。

没有上限,意味着极端风暴的破坏力可能远超现有模型的估计。合著者、英国兰开斯特大学的空间物理学家玛丽亚·瓦拉赫说:“幸运的是,这类极端事件很罕见,但这也意味着我们手里的数据有限,千年一遇的事件到底会怎样,只有时间能告诉我们。”

地球磁场在绝大多数时候确实是一面可靠的盾牌。但即便是已知的极端案例,也已经造成过卫星意外坠落、通信和GPS信号大面积中断。如果连能量传递的天花板都不存在,那么现有的空间天气模型就需要重新校准,而此前基于这些模型做出的风险评估,很可能都偏乐观了。

麻烦的是,在下一场真正的大风暴到来之前,没有人知道地球磁场的承受极限究竟在哪里。

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图为NASA太阳动力学天文台2017年9月8日用紫外传感器拍摄的一次M8.1级太阳耀斑,这类爆发正是太阳风暴的源头,图源:NASA

信源:Phelan, Matthew. "We’re Underestimating the Power of ‘One-in-a-Thousand-Year’ Solar Storms, NASA Warns." Gizmodo, 19 July 2026

发布于 美国