全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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美国卫星发现地球磁场出现巨大空洞:证实地磁层漏能效应

已有 582 次阅读 2023-12-8 13:45 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

美国卫星发现地球磁场出现巨大空洞:证实地磁层漏能效应

                                                    杨学祥,杨冬红

关键提示

       美国科学家2008年12月16日发布报告称,近年来的卫星观测显示,保护地球的地球磁场受到了迄今为止来自太阳的最强烈能量冲击,一度出现一个空洞。这一现象是去年夏天由美国航空航天局(NASA)所发射的“西弥斯”卫星系统发现的。

       空洞持续一小时:迄今最严重撕裂

  “西弥斯”(Themis)是由NASA研发的卫星系统,共由5颗小卫星组成。“西弥斯”的观测显示,地球磁场偶尔会出现两个裂缝,从而令太阳风穿透地球的高层大气层长驱直入。扰动太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,同时也产生电离层骚扰。

  去年夏天,“西弥斯”观测发现,地球磁场出现了一个空洞——在地球磁气圈的最外缘,侵入的太阳粒子层厚达至少6400公里,这是迄今为止人类所发现的对地球的保护圈——地球磁场的最大限度的撕裂。跟踪“西弥斯”卫星系统的加州大学伯克利分校科学家马里特·奥伊罗塞特说。

  不过,奥伊罗塞特指出,太阳粒子对地球磁场的这种入侵是暂时的,像去年观测到的现象只持续了一个小时。

       有视频显示,2022年7月8日凌晨时分,翠绿色的极光在北极圈附近的天空上不停地荡漾着,有时还会出现红色或紫色的色调,这意味着带电粒子抵达地球大气的高度已经非常低了,低于100公里,与氮气猛烈撞击,发出紫红色光芒。

       带电粒子流又被称为等离子体流,它们来自太阳的日冕层,太阳分为三层,光球层、色球层和日冕层,日冕层温度极高,气体来到这里后会急速膨胀,能克服太阳的引力,产生稳定的带电粒子流,沿日冕层的磁力线喷向星际空间。

       带电粒子流主要由质子和电子组成,其中还包括少量的氢原子核、氦-3、C、N、O、P、Ti、Cr、Fe 54、 56、Ni58、60、62Ne、Mg、Si、S 、 Fe等,看见没有,太阳喷出的带电粒子流的成分还是蛮丰富的。

       带电粒子流有多快,速度在每秒200~2000公里,地球与太阳的距离约为1.5亿公里,所以,太阳现在喷出的带电粒子流要来到地球附近,最快的要20个小时左右,最慢的可能要100多个小时,速度超快能量就越大。

       当太阳处在黑子活动的高峰期时( 太阳表面出现大量黑子),日冕层会产生剧烈的爆发活动,疯狂地向外喷出比平时多好几倍的带电粒子流,这就是“太阳风暴”,我们平常所说的太阳风,实际指的就是太阳风暴。

       地球磁场在正常的情况下,是可以抵御住来自太阳的带电粒子流的,但是当超强的太阳风暴来袭之后,地球磁场就抵挡不住了,引发地磁暴,地球磁场被撕开一个大窟窿,无数带电粒子倾泻而下,地球两极地区就会上演极光暴。

       地磁暴对地面上的生命危害是微乎其微的,但可以对电子仪器造成很大的影响,例如近地轨道上的人造卫星和其它航天器,地面上的雷达,甚至是电力输出的变电站,地磁暴还可以破坏地球上空的臭氧层。

臭氧洞漏能效应地磁层漏能效应 

我们在1999年撰文提出,到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收,7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时,会大量破坏南极臭氧,随之产生臭氧洞漏能效应地磁层漏能效应,使被地磁层和臭氧层阻隔的9%的太阳能由平流层进入对流层,导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快,膨胀的对流层自转变慢,这是赤道高空风产生的一个原因。

X射线,γ射线和紫外线,大约占太阳辐射光谱总能量的9%.80400km高度范围的电离层,γ射线和X射线被N2O2/O3所吸收,1555km高度的臭氧层,99%的紫外线被O3所吸收.即在地球磁层、大气层和臭氧层被破坏的时候,到达生物圈的太阳辐射能将增大9%,造成地表温度的大幅度波动.与此同时,到达地表的γ射线、X射线和过量紫外线将造成大规模的生物灭绝.这就是臭氧洞漏能效应.

http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDW199910001191.htm

https://www.doc88.com/p-4317663607230.html

https://www.docin.com/p-344676587.html

https://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1346460.html

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1412383


     当极光与臭氧洞同行:太阳粒子集中攻击两极地区

     从科学统计数据情况看,极光最易发生的时间是在春分和秋分两个节气来临前。造成这种情况的原因就是在春分和秋分两个节气来临前,地球所处的位置与磁索位置容易发生交错情况,进而易引起碰撞放电形成极光。同时从统计数据进一步看,春秋两季出现极光现象的频次会多于夏冬两季出现极光现象的频次。

      根据地球公转轨道,秋分(922-24日)到冬至(1221-23日),南极的极昼使太阳辐射对南极最强,产生南极的臭氧洞(或臭氧稀薄区);春分(320-22日)到夏至(621-22日,北极的极昼使太阳对北极辐射最强,易产生北极的臭氧洞(或臭氧稀薄区)。其中,2010年冰岛火山的异常喷发规模最大,火山灰集中在北极,降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在13日或4日,远日点在72日或3日,这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因,也是臭氧洞季节性变化的原因。    

      地磁暴会对短波通信等产生影响,但由于持续的时间不会太长,对人体的影响是很小的(病毒和细菌不在其列),可以忽略不计。

      臭氧洞的危害是显著的。地磁暴、臭氧洞和极光的同时出现,表明更多的太阳粒子攻入两极地区大气层,杀灭病毒的作用不可忽略。

     臭氧层空洞的危害  

  臭氧层是地的大气防护层,能有效防止某些太阳射线对地球生物的伤害。但如果臭氧层出现空洞,会造成以下危害:

  1、增加皮肤癌:臭氧减少1%,皮肤癌患者增加4%-6%,主要是黑色素癌。

  2、损害眼睛,增加白内障患者。

  3、削弱免疫力,增加传染病患者。

  4、使农产品减产及其品质下降。

  5、减少渔业产品。紫外线辐射可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物(病毒和病菌也在其中)。

  6、臭氧层空洞会使冰川因为受不住高温而融化,使海平面上升,给沿海城市带来巨大灾害。

  除了影响人类健康和生态外,因臭氧减少而造成的紫外辐射增多还会造成对工业生产的影响,如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。

https://www.tianqi.com/video/3364.html

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1412383

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1412464.html           

         臭氧洞和极光同时发生的危害不能忽略

        太阳风和地磁暴除了直接反映地磁场的剧烈扰动,也代表着高能粒子流冲击地球高层大气,以及进入地表的太阳高能粒子增多。这需要科学实验来证明。

     形而上学是一个哲学分支学科,指研究存在和事物本质的学问。其分为两层含义,一个是指以用超经验的思辨方式研究非客观或者无形世界的哲学体系,而非科学研究现实世界的现象及规律;另一个是指与辩证法对立的,用孤立、静止、片面的观点观察世界的思维方式。

        臭氧洞和极光的形成是密不可分的,太阳风暴和地磁暴也是相互关联的。

         综合分析表明,臭氧洞和极光同时发生的危害不能忽略。

       应该注意到,太阳风、地磁暴、臭氧洞和极光是太阳和地球在极端条件下互动的特殊过程,仅就极光无法得出完整的结论。

      就在人们毫无防备地欣赏极光美景的同时,你已经暴露在地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应的威胁之内。

          关注2024年春分的太阳风、北极臭氧洞、地磁暴和极光,有报道称2024年是太阳黑子峰年。         

https://www.bilibili.com/video/BV1aj411j7tf/

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1412919

相关报道

美国卫星发现地球磁场出现巨大空洞(图)

http://www.sina.com.cn  2008年12月18日 09:31  大洋网-广州日报

电脑模拟的地球磁场图。

电脑模拟的地球磁场图。

  新发现

  科学家们一直在密切关注地球磁场,因为它是保护地球不受宇宙空间恶劣气候影响的重要屏障。地球磁场就跟一座通风良好的老房子一样,有时会被来自太阳的猛烈的带电粒子穿透,从而导致耀眼的极光出现,或者令卫星和地面通讯系统受到干扰。(本报综合报道)

  本报综合报道 美国科学家16日发布报告称,近年来的卫星观测显示,保护地球的地球磁场受到了迄今为止来自太阳的最强烈能量冲击,一度出现一个空洞。这一现象是去年夏天由美国航空航天局(NASA)所发射的“西弥斯”卫星系统发现的。

  空洞持续一小时

  迄今最严重撕裂

  “西弥斯”(Themis)是由NASA研发的卫星系统,共由5颗小卫星组成。“西弥斯”的观测显示,地球磁场偶尔会出现两个裂缝,从而令太阳风穿透地球的高层大气层长驱直入。扰动太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,同时也产生电离层骚扰。

  去年夏天,“西弥斯”观测发现,地球磁场出现了一个空洞——在地球磁气圈的最外缘,侵入的太阳粒子层厚达至少6400公里,这是迄今为止人类所发现的对地球的保护圈——地球磁场的最大限度的撕裂。跟踪“西弥斯”卫星系统的加州大学伯克利分校科学家马里特·奥伊罗塞特说。

  不过,奥伊罗塞特指出,太阳粒子对地球磁场的这种入侵是暂时的,像去年观测到的现象只持续了一个小时。

  对宇航员是威胁

  对地表人没伤害

  太阳风的入侵对正在太空轨道的宇航员是一个潜在威胁,不过总体来说,对地球表面生活的人基本不造成伤害。

  科学家原本以为,太阳风对地球磁场最大限度的入侵发生在地球磁场和太阳磁场正好指向相反方向时。但是,“西弥斯”拍摄的资料显示,这一设想是错误的。当两大磁场处于一条直线上时,穿透地球保护磁场的太阳风量增加了20倍。

  “西弥斯”卫星系统观测的结果有助于科学家预测太阳风暴的强度以及其对地球电网、航班、军事通讯和卫星信号的影响。

  美国航空航天局(NASA)和美国国家科学基金会赞助了这一研究。去年2月份,NASA启动“西弥斯”计划,其目的是为了找到强大的地磁力对地球大气层造成干扰的根源。

http://mil.news.sina.com.cn/s/2008-12-18/0931535458.html

http://www.taihainet.com/news/txnews/gjnews/sh/2008-12-17/352752.html

地球出现少见的磁场破洞,每天泄露几百吨氧气,这是怎么回事呢?

2019-05-02 10:16:31 来源: 泰安吃货集中营  

文/丁简

地球出现少见的磁场破洞,每天泄露几百吨氧气,这是怎么回事呢?

随着科学家的不断研究,加上科学技术的不断发展,科学家发现不管是在白天还是在黑夜,地球中的氧气就像放了气的煤气罐一样,一直往外漏气,这到底是什么情况呢?很多人也是不解,下面我们一起来看看。


在挪威斯瓦尔巴德地区,每天在奈阿丽桑德小岛周边上空的磁场,经过科学家研究,发现这里上空磁场发现有一个破洞,这里的氧气通过磁场破洞,进入地球高层大气之中,我们看到的极光现象也是这样。那很多人也是不解,为什么这里会出现破洞呢?


为了对大气有更深的研究和观察,美国宇航局地球观测站,对准天中的激光发射两枚火箭,发射出去的火箭于是就在空中飞了有十分钟,科学家就用极光相机纪录了极光的温度,火箭上的中性原子成像相机从内部和外部构建了“天然气喷泉”图像。


从各种研究之中发现,地球上空每天就会有几百吨氧气一直往外泄露,科学家表示不管人类采取怎样的做法,人类都无法使得这些氧气停止往外漏,科学家对这种现象也还在研究,很多人对地球之中有氧气往外漏的现象,也是疑惑不已,每天泄露几百万吨氧气露出,在以后的地球会有危险吗?


我们大家对于地球上每天有几百吨氧气往外漏的现象也是担忧不已,大家会觉得几万吨很多,但是相对地球上所释放的氧气也是非常多,这一点的氧气露出,并不会对地球有什么影响。有科学家也表示,但是如果在将来可能也会存在危险,但是这种概率比较低,基本不会出现什么大的危险。小编觉得只要人类不给地球带来什么危害,就应该不会存在危险。

https://www.163.com/dy/article/EE5PKPM00522UGMM.html

地球磁场被撕开一个大窟窿!持续14小时,无数带电粒子倾泻而下 

2022-07-11 16:32 

发布于:湖北省


上个月,无论是地球上空还是地面,都上演过令人难以忘怀的奇观,现在我们就来重温一下,6月16日至19日火速到来的“7星连珠”,连续4天都能观看到,整个月都在新疆沙漠腹地上演的“海市蜃楼”,引来无数人的围观。

那么7月又会出现哪些奇观呢?7月8日,地球上空迎来了一场“视觉盛宴”,因为地球磁场被撕开一个大窟窿!大窟窿持续14小时,从外太空而来的无数带电粒子倾泻而下,于是,地球上空出现了罕见的“极光暴”。

有视频显示,7月8日凌晨时分,翠绿色的极光在北极圈附近的天空上不停地荡漾着,有时还会出现红色或紫色的色调,这意味着带电粒子抵达地球大气的高度已经非常低了,低于100公里,与氮气猛烈撞击,发出紫红色光芒。

全球有多个地区的观测者表示,他们看到了一场极其精彩的“视觉盛宴”,而有些地区的极光看起来非常特别,是紫红色的,似乎与地面垂直,就像空中竖起一把紫色的光剑。

那么,为什么地球磁场被撕开一个大窟窿呢?这是因为7月8日有一阵强大的太阳风持续袭击了地球,作为地球永久“保护伞”的地球磁场被太阳风击穿了一个大窟窿,于是,无数高能带电粒子来到了球上空,创造G1级地磁风暴。

太阳是整个太阳系的中心,每时每刻都在向外辐射着光和热,没有太阳就没有太阳系,也就没有地球人类,事实上,太阳也在不断地向外释放带电粒子流,这些带电粒子流充满着整个太阳系,并形成一个球状的气泡。

带电粒子流又被称为等离子体流,它们来自太阳的日冕层,太阳分为三层,光球层、色球层和日冕层,日冕层温度极高,气体来到这里后会急速膨胀,能克服太阳的引力,产生稳定的带电粒子流,沿日冕层的磁力线喷向星际空间。

带电粒子流主要由质子和电子组成,其中还包括少量的氢原子核、氦-3、C、N、O、P、Ti、Cr、Fe 54、 56、Ni58、60、62Ne、Mg、Si、S 、 Fe等,看见没有,太阳喷出的带电粒子流的成分还是蛮丰富的。

带电粒子流有多快,速度在每秒200~2000公里,地球与太阳的距离约为1.5亿公里,所以,太阳现在喷出的带电粒子流要来到地球附近,最快的要20个小时左右,最慢的可能要100多个小时,速度超快能量就越大。

当太阳处在黑子活动的高峰期时( 太阳表面出现大量黑子),日冕层会产生剧烈的爆发活动,疯狂地向外喷出比平时多好几倍的带电粒子流,这就是“太阳风暴”,我们平常所说的太阳风,实际指的就是太阳风暴。

不要怕,我们地球的防御能力还是蛮强的,地球拥有一个300~700毫高斯的地球磁场,并且很多地方每天都有0.2~0.5毫高斯的变化,地球磁场的影响范围从距离地面约600至1000公里高度处算起,直到7万公里外。

地球磁场在正常的情况下,是可以抵御住来自太阳的带电粒子流的,但是当超强的太阳风暴来袭之后,地球磁场就抵挡不住了,引发地磁暴,地球磁场被撕开一个大窟窿,无数带电粒子倾泻而下,地球两极地区就会上演极光暴。

地磁暴对地面上的生命危害是微乎其微的,但可以对电子仪器造成很大的影响,例如近地轨道上的人造卫星和其它航天器,地面上的雷达,甚至是电力输出的变电站,地磁暴还可以破坏地球上空的臭氧层。

1859年9月1日,地球出现了有记录以来的最大地磁风,引发卡林顿事件,大阳日冕物质抛射(CME)只用了18个小时就抵达了地球,其速度超过每秒2000公里,能量巨大,破坏力极强,瞬间击穿地球磁场,无数高能带电粒子抵达地面。

美国和欧洲很多精密仪器都感应到电压升高,电压升高还让美国电报网络的一部分电子仪器引发火灾,同时,地球上空也出现了有记录以来最强大的极光现象,北极圈地区、夏威夷、墨西哥、古巴和意大利都出现了极光。

而今年7月8日到来的G1级地磁风暴,速度只有334公里/秒,非常慢似乎并没有对地面上的电子仪器造成影响,没有出现无线电中断,也会出现停电,天空上的卫星运行正常,只是北极圈上空出现了不停荡漾的北极光。

https://www.sohu.com/a/566310633_383749

参考文献 (References)

杨学祥陈殿友地球差异旋转动力学,  长春:吉林大学出版社,199885-89

杨学祥陈殿友宋秀环太阳风、地球磁层与臭氧层空洞科学(ScientificAmerican 中文版), 1999, 5):58~59

杨学祥地磁层和大气层漏能效应中国学术期刊文摘, 1999, 59):1170~1171

杨学祥陈殿友地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期见:中国地球物理学会年刊2000. 武汉:中国地质大学出版社, 2000. 307

杨学祥陈殿友构造形变、气象灾害与地球轨道的关系地壳形变与地震,2000,203):39~48

Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and YangXiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone.J. Geosci. Res. NEAsia, 1999, 2 (2): 121~133

杨学祥臭氧洞与厄尔尼诺中国学术期刊文摘, 1999, 510):1301~1303

杨学祥臭氧洞漏能效应及其形成原因中国地球物理学会年刊1999, 合肥:安徽技术出版社, 1999, 191

杨学祥陈殿友地球流体运移动力与自然灾害同上, 326

陈殿友杨学祥宋秀环地球轨道效应与重大自然灾害周期同上, 256.*

杨学祥陈殿友地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期见:中国地球物理学会年刊2000. 武汉:中国地质大学出版社, 2000. 307

杨学祥大气圈差异旋转及其对臭氧层的影响中国学术期刊文摘, 2000, 62):199~201

杨学祥大气氯粒子层的形成原因中国学术期刊文摘, 2000, 63):370~371

杨学祥太阳活动驱动气候变化的证据中国学术期刊文摘, 2000, 65):615~617

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331774.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332936.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1412383.html




https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1412976.html

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