最强太阳风暴和长期太阳黑子极大期

                                                             杨学祥

       到目前为止，最强太阳风暴依照强度排列分别发生在公元前7176年，公元前5259年、公元前660年、公元775年和公元993-994年。人们担心，在绝杀新冠病毒的同时，最强太阳风暴同时会破坏电力设施和互联网，将人类文明退回到蒸汽时代。

        前两位的年代过于久远，没有历史数据可以参考。

        公元前660年最强太阳风暴发生在公元前820-640年荷马极小期，公元775年和公元993-994年最强太阳风暴发生在公元640-710年中世纪极小期和公元1120-1280年中世纪极大期之间（见表2）。这三次最强太阳风暴并非发生在太阳黑子长周期极大值。

  另一个重要特征是，公元前660年、公元775年和公元993-994年这三年都是全球变暖时期。

      3次最强超级太阳风暴与瘟疫的对应关系

       一篇已发表的研究论文表明，科学家发现了两次可怕的超级太阳风暴事件，一次发生在公元前7176年，另一次发生在公元前5259年。研究人员认为这两次太阳风暴的强度至少与公元775年的太阳风暴相当。

    （乔纳森·奥卡拉汉撰文，丁一翻译，据《环球科学》）

https://finance.sina.com.cn/jjxw/2022-01-11/doc-ikyamrmz4403843.shtml

       瑞典隆德大学的一个研究小组，对取自格陵兰冰层冰芯中的放射性铍-10和氯-36进行了研究，结果发现，在公元前660年，即距今2610年前，地球还遭受了一次太阳风暴的极致轰击，这次轰击的强度与公元774/775年的水平相当，比地球上过去70年所遭受的任何太阳风暴都要强10倍以上。

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1375113

相关报道

公元774年爆发一万年来最大太阳风暴：对应地球温暖期

                                                     吉林大学：杨学祥，杨冬红

关键提示

       最强太阳风暴导致全球变暖

       光明日报北京2014年6月5日电（记者齐芳）日本科学家发现公元774～775年地球碳14含量发生了显著增长，其时正是中国唐朝时期。由中科院国家空间中心特聘研究员周大庄领衔的团队确定，强太阳粒子事件，也就是俗称的“太阳风暴”是引起当时碳14含量显著增长的主要原因。

       如果这一结论正确，那么这将是已知的最强的太阳粒子事件——其质子通量大约45倍于1956年2月23日太阳粒子事件，也是1859年卡灵顿太阳粒子事件的2倍。

       公元774年，来自太阳的高能光和极大加速的亚原子粒子的混合体撞击了地球，它改变了地球的大气化学性质，在数个世纪后都可以测量到。

       公元774年，一股来自太空的强大物质和能量波冲击了地球。

       一万年来，这个星球上从未有过这样的遭遇。高能光和加速巨大的亚原子粒子的混合物，当这能量波冲击地球时，它改变了我们的大气层化学组成结构，几个世纪后仍然能测量出来。

       根据树木年轮中放射性碳-14的浓度检测，科学家们发现公元774到775年之间（从大约公元600年到公元1000年的隋唐时期是第三个温暖期），可能出现了过去11000年间最强烈的一次太阳耀斑爆发，是正常太阳活动水平的20倍。而公元993年到994年之间太阳风暴又卷土重来，只是这次没有公元774/775年狂暴（从大约公元600年到公元1000年的隋唐时期是第三个温暖期）。

      根据公元前660年（从大约公元前770年到公元初的秦汉时期是第二个温暖期）、公元774/775年（从大约公元600年到公元1000年的隋唐时期是第三个温暖期）这两次超强太阳风暴的发生，我们是不是可以猜测大约1000年就可能爆发一次呢？如果真是如此的话，那么下一次可能已经逾期了，或许我们真的应该做一些准备了。

       我们的研究表明，这两次最强的太阳风暴是地球气候变暖的重要原因，处于太阳黑子延长极大期（（唐）大中极大期）；而在15-17世纪太阳黑子延长极小期，地球进入小冰期，没有最强超级太阳风暴发生。

       中国气候变化的周期大约平均为1000年，如果最强超级太阳风暴1000年就爆发一次，那么下一次可能已经逾期了，或许我们真的应该做一些准备了。

     中国近五千年来气候变迁

       事实上，5000年的中国文明历史表明，气候变化最突出和最显著的变化莫过于小冰期和温暖期的交替发生。

       著名气象学家竺可桢先生于1972在《考古学报》上发表《中国近五千年来气候变迁的初步研究》一文，他利用出土文物和长时期的历史记载，对我国近5000年来的气候变迁进行讨论，并绘制出“近5000年来中国气温变迁图”。根据竺可桢的研究，近5000年的气候可以分为四个温暖期和四个寒冷期，变化周期平均为1250年：

图1 1万年来挪威雪线高度（实线）和近5000年中国气温（虚线）（竺可桢，1979）

       从大约公元前3000年到公元前1100年为第一个温暖期，竺可桢推测这一时期“比现在年平均温度高2℃左右，正月份的温度高3 5℃。”（此处的“现在”，指1950年前后的数据，下同。2000年的平均气温比1950年约高0.5℃。）当时竹类植物分布在黄河流域。在这一温暖期，我国各地的新石器文化蓬勃发展起来。

       从大约公元前1100年到公元前850前的西周前期是第一个短暂的寒冷期。

       从大约公元前770年到公元初的秦汉时期是第二个温暖期，这一时期的年平均气温大约比现在要高2℃，这一时期我国的文化十分繁荣。

       从大约公元初到公元600年的南北朝时期，进入第二个寒冷期，在这一寒冷期，北方游牧民族不断南下，汉族政权不得不偏安于江南。

       从大约公元600年到公元1000年的隋唐时期是第三个温暖期，此时长安（现在的西安）的冬天无冰无雪，而且还种有柑桔。汉民族在这个温暖期又一次达到了强盛的高峰。

       从大约公元1000年到公元1200年的两宋时期，进入第三个寒冷期，这一时期年平均温度比现在约低2℃。

    经过公元1200年到公元1300年短暂的第四个温暖期后，从公元1400年到现在，中国的气候又进入了一个较长的寒冷期。在最后一个寒冷期，从事农业的汉民族的发展走下坡路，而北方游牧民族不断南下。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-534189.html

图2 中国历史气候（近8000年来一部分）

图3  1700年中国温度波动趋势图

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1206488.html

太阳黑子延长极小期和瘟疫大流行资料汇编

                 杨学祥，杨冬红

表1  太阳黑子延长极小期、坏天时代、瘟疫、强潮汐和低温期的对应关系

图4 400年太阳黑子观测：太阳黑子超长极小期和极大期

https://www.zhihu.com/question/32111558/answer/54892864

  太阳黑子有约200年的变化周期，通常称之为延长极小期。从公元850年起，我们可以确定的太阳黑子延长极小期就有六次之多（以前查到四个，刚刚又查到一个，与潮汐高潮的一一对应令人激动），它们分别是：

        太阳黑子超长极小期

   奥特极小期（Oort minimum）（1010-1080）

   麦蒂威密讷极小期（Medieval Minor Minimum）（1150-1200）

         沃尔夫极小期 （Wolf Minimum） （1270-1350）

         斯玻勒极小期 （Sprer Minimum）(1430–1520)

         蒙德极小期  （Maunder Minimum）（1620-1710）

        道尔顿极小期（Dalton Minimum）(1787–1843)

        道尔顿次极小期（Dalton Minimum2）(1875–1940)

        21世纪极小期 （21th Century Minimum ）(2007-20??)

图5  850-2000年太阳黑子超长极小期

太阳活动周期

     早在1843年天文爱好者施瓦布就发现了太阳黑子的变化有十年的重复性。在1852年发现了黑字数连续两次极大的时间间隔从7.3年到17.1年，平均周期长度为11.1年。1908年美国天文学家海耳发现了太阳黑子具有磁性，太阳活动磁周期为22年。太阳活动的长周期有61、80、190、257、430、800年周期【1，2】。

表2 近5000年来太阳活动异常时期与瘟疫对比（据张元东，李维宝，1989；杨学祥，杨冬红，2021）

表3 太阳活动的长周期极大和极小年代（丁有济 等人，1982）

  云南天文台的丁有济等人在研究中国古代黑子记录中，得到公元以后太阳活动有七个极大期与六个极小期，其中有三个极大期与极小期同艾迪的太阳活动曲线是相符的（见表1）。

    https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1283330.html

相关报道

作者：齐芳 来源：光明日报 发布时间：2014-6-6 14:35:29

我科学家确定最强太阳风暴发生在唐朝

本报北京6月5日电（记者齐芳）日本科学家发现公元774～775年地球碳14含量发生了显著增长，其时正是中国唐朝时期。由中科院国家空间中心特聘研究员周大庄领衔的团队确定，强太阳粒子事件，也就是俗称的“太阳风暴”是引起当时碳14含量显著增长的主要原因。

如果这一结论正确，那么这将是已知的最强的太阳粒子事件——其质子通量大约45倍于1956年2月23日太阳粒子事件，也是1859年卡灵顿太阳粒子事件的2倍。

周大庄等从《旧唐书》中找到了发生该粒子事件的证据。《旧唐书》中记载，公元775年1月17日发生了超级极光事件，该极光有10余道，覆盖范围广，持续时间约8小时。科学家们认为，这是太阳高能粒子到达地球后与大气作用产生的强极光。据介绍，周大庄等将与中国社会科学院考古研究所的专家合作，进一步深入开展超级太阳高能粒子事件的研究工作。

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/6/296109.shtm?id=296109

你知道吗？在公元774年，太阳爆发了10000年来最大的风暴

自然 2022-01-11 11:59

天文在线

简介：公元774年，来自太阳的高能光和极大加速的亚原子粒子的混合体撞击了地球，它改变了地球的大气化学性质，在数个世纪后都可以测量到。

公元774年，一股来自太空的强大物质和能量波冲击了地球。

一万年来，这个星球上从未有过这样的遭遇。高能光和加速巨大的亚原子粒子的混合物，当这能量波冲击地球时，它改变了我们的大气层化学组成结构，几个世纪后仍然能测量出来。

我们的前电子社会（19世纪）完全没有受到它的影响。但如果今天发生这样的事情，结果则难以预料。

它首先是通过对树木年轮的分析发现的。科学家发现，从那一年起，碳14含量比平常要高很多。几年后，科学家通过观察冰芯层中的空气样本发现，铍-10和氯-36的含量也有所升高。

所有元素的共同点是，在极高能量的亚原子粒子撞击地球的空气和地面时产生；它们撞击原子核并改变它们，产生这些同位素。获得这些高能粒子的唯一方法是，从太空中，如爆炸的恒星产生强大的磁场，能将粒子加速到如此高的速度。我们称这些为来自太空的宇宙成因的同位素。

什么造成了公元774年的太空风暴？这种现象最明显的内因是一个非常强大的太阳耀斑，当强磁力线缠绕并短路时，会在太阳上产生爆炸，释放出巨大的能量和粒子爆炸。但774事件的威力如此之大，起初，科学家们怀疑它是否来自耀斑。然而，一旦排除了其他类型的天文现象，就非耀斑莫属了。

科学家团队通过查阅相关记录，研究了类似的事件，尝试将这次耀斑与其他已知的耀斑进行比较，结果发现这一事件的威力远远超过了一些较近年代发生的相对强大的耀斑所带来的影响。

例如，1989年，太阳爆发了一系列强大的耀斑以及剧烈的日冕物质抛射（CME），数十亿吨氢等离子体被高速喷射。这次太空天气自带气场，以太阳的磁场猛烈冲击地球磁场，对地球磁场的影响如此剧烈，以至于在地球表面下感应出电流。这种被称为地磁感应电流的额外电能炸毁了美国魁北克省的变压器，导致该地区持续数小时的停电。

1989年太阳风暴期间对变压器造成的损坏。来源：美国宇航局

1989年太阳风暴期间美国魁北克省一台变压器受损。来源：美国宇航局

1956年2月是现代最强大的太阳风暴，其强度是1989年的两倍。电网当时还没有普及，所以破坏性不及19*****，但影响深远。

从多方面描述1956年风暴的特征，包括在可见光、无线电波、地球电离层变化（一层高海拔的电离空气层，当其迅速变化时，会影响地面上测量磁场强度的磁强计）等方面的测量，他们发现，公元774年的事件达到惊人的30至70倍。这意味着它可能是1989年的100倍。

目前还不清楚耀斑能最长持续多长时间；大多数强烈耀斑在几个小时内迅速增强和衰减。但这次耀斑释放的总能量与整个太阳在一秒钟内辐射的能量大致相同：2 x 1026焦耳，相当于1000亿枚百万吨级炸弹爆炸的能量。

这属于很强大的能量。足以为整个地球提供30万年的电力（考虑到我们目前的能源供需）。

是的。

2003年10月，一个巨大的太阳耀斑在太阳上爆发，从它的X射线中可以看到。还伴随着强大的日冕物质抛射。这样大型的太阳风暴对地球上的电网和轨道卫星是一种危胁。图片来源：美国宇航局/苏霍兹

这类耀斑被通称为超大型耀斑，现在无法确认太阳能产生它们（其他在磁场中活跃度更高的恒星则经常产生）。科学家们认为，774耀斑的出现可能属于一种特例，比如，一个强大的耀斑发生在一条叫做灯丝的气体流附近，撞击它，并将其中的质子加速到如此高的能量。

这毕竟让人觉得欣慰！我倾向于太阳很难做到这一点。

2012年8月，一条直径数十万公里的巨大太阳能灯丝从太阳上喷发而出。来源：美国宇航局/戈达德航天飞行中心/太阳动力学天文台

今天发生这样的事件将是灾难性的。它可能摧毁许多卫星——这些粒子和高能辐射甚至会使硬化的电子设备短路——并造成大面积停电。这些问题可能需要很长时间才能解决，因为电网使用的大型变压器无法批量生产。一些科学家计算出，国际航班上的乘客可能从这类事件中仅仅几小时内就遭受到终生影响的辐射。

对地球的影响一时难以确定；一定程度上取决于耀斑和CME的磁极性（磁场的南北部分）是否能够与地球的磁极性耦合。如果真的发生了，我们就会遭到停电和其他损害。但有些影响会以两种方式发生。

应该注意到，自774年以来，太阳系经历过许多次宇宙风波，但从未遭遇过如此强大的事件。太阳在2012年在日冕物质抛射中爆发，如果撞击地球，将比19*****有过之而无不及。好在它被转移向另一个方向。

很明显，太阳会相当有脾气，我们需要认真对待。当然，太阳天文学家会考虑到，当太阳进入最新的磁场周期时，他们正想方设法来观察这颗恒星。我们不知道这个周期会有多强劲；一个预测是，无所谓，但另一个预测说，这不可或缺。

我们拭目以待。关于太阳，我们还有待进一步了解。毫不夸张地说，我们的现代生活离不开它。

BY: Phil Plait

FY: JANE

https://www.bilibili.com/read/cv14791303

参考文献

杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934.

超级太阳风暴击中地球千年一次？现在可能已经逾期了

太阳风暴是一种剧烈的太阳爆发活动，就像你点燃一堆篝火，燃着燃着，可能突然有什么东西在里面爆炸，然后射出无数火星，火焰也突然向周围爆发，如果你躲闪不及，就可能会被烧掉眉毛胡子和头发。

太阳的核聚变燃烧通常是稳定的，均匀地向四周发出光和热，但有时候它也会抽疯，比如发生太阳耀斑、日冕物质抛射等爆发现象，会将大量物质抛射出来，如果正对地球而来，就会对地球形成巨大的威胁。

1859年的卡灵顿事件，就是太阳上出现了历史上有记录的最大一个耀斑，形成大规模的日冕物质抛射，抵达地球后形成了最大一次地磁风暴，整个地球都被笼罩在极光之中，天空被绚丽的色彩照亮。电报塔架发出火花，电报机着火，一些甚至自己开始收发报；落矶山金矿的矿工以为天亮了，都起床开始准备早餐了。

然而你如果认为这就是太阳风暴的极致爆发，你就太小看我们的太阳了。根据树木年轮中放射性碳-14的浓度检测，科学家们发现公元774到775年之间，可能出现了过去11000年间最强烈的一次太阳耀斑爆发，是正常太阳活动水平的20倍。而公元993年到994年之间太阳风暴又卷土重来，只是这次没有公元774/775年狂暴。

那么太阳风暴的爆发究竟有什么规律吗？这几次爆发真的就是历史上最强烈的太阳活动了吗？瑞典隆德大学的一个研究小组，对取自格陵兰冰层冰芯中的放射性铍-10和氯-36进行了研究，结果发现，在公元前660年，即距今2610年前，地球还遭受了一次太阳风暴的极致轰击，这次轰击的强度与公元774/775年的水平相当，比地球上过去70年所遭受的任何太阳风暴都要强10倍以上。

如此狂暴的太阳风暴如果发生在现在，将给现代文明带来毁灭性灾难。或许我们这些从来没见过极光的人会迎来绚丽的天空霓虹，然而我们的电力设施、现代通讯系统、电子电器设备、GPS卫星、空间站等，可能都会遭遇灭顶之灾，造成数万亿美元的经济损失，并大大迟滞人类文明的发展步伐。

可以作为对比的是，1989年发生的“小儿科”太阳风暴，在90秒内就摧毁了加拿大魁北克省一万多台变压器，电力故障持续9个小时，恢复期长达11个月；一些卫星出现异常故障，有的失控数个小时，连轨道上的航天飞机都出现了异常；多伦多股票市场微芯片受到影响，不得不停止交易；由于正值冷战期间，甚至有人认为这是第一波核攻击正在进行。

太阳风暴的爆发规律科学家们尚无法预测，不过根据公元前660年、公元774/775年这两次超强太阳风暴的发生，我们是不是可以猜测大约1000年就可能爆发一次呢？如果真是如此的话，那么下一次可能已经逾期了，或许我们真的应该做一些准备了。

这项研究发表在3月11日美国国家科学院院刊上。

论文：https://doi.org/10.1073/pnas.1815725116

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发布于 2019-03-15 19:43

https://zhuanlan.zhihu.com/p/59394835

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