中国绿色时报　2003年11月5日星期三

Ａ３０５／０１太阳风暴给地球带来什么？

作者:王金元

    据《华盛顿邮报》等媒体10月25日报道,两场太阳风暴接踵刮至地球。新一轮太阳风暴主要由太阳表面新形成的巨大黑子群释放出的气体和带电粒子流引起,以每小时约320万公里的速度向地球袭来。其中第一场风暴已于美国当地时间10月24日中午抵达地球,另一场风暴10月25日下午紧接着来到。在两极高纬度地区,人们在天黑后用肉眼就能看到美丽的极光。美国国家海洋大气管理局太空环境中心的库姆斯提醒说,除太阳风暴效应外,太阳黑子还会导致高能量的耀斑爆发,后者也许还将持续一两周时间,可能影响到地球上的无线电通讯。

什么是太阳风暴

    太阳风暴由太阳日冕物质抛射引起,是太阳因能量增加向空间释放出的大量带电粒子流形成的高速粒子流。太阳剧烈活动时首先会辐射强大的X射线,并在8分半钟后到达地球;之后几十分钟至十几小时内到达地球的是高能质子流。它们的影响主要集中在地球两极的电离层。而低能粒子流是太阳风暴的最后一轮冲击,并且只有太阳活动足够剧烈才能到达地球,抵达时间至少在24小时以后。

    由于太阳风暴中的气团主要内容是带电等离子体,并以每小时150万到300万公里的速度闯入太空,因此,它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。太阳风暴爆发时,将影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层。科学家形象地把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”。据悉,上个世纪70年代的一次太阳风暴导致大气活动加剧,增加了当时属于苏联的“礼炮”号空间站的飞行阻力,从而使其脱离了原来的轨道。1989年,太阳风暴曾使加拿大魁北克省和美国新泽西州的供电系统受到破坏,造成的损失超过10亿美元。由太阳黑子活动引起的太阳风暴对商业卫星也是重大的考验。太阳风暴随太阳黑子活动周期每11年发生一次。今年是继2001年最高峰后比较活跃的一年,这次出现的大黑子群直径相当于10个地球直径,接下来两个月内,太阳再次发生剧烈活动的可能性也依然存在。

破坏地球臭氧层

但伤害不大

    太阳的活动对地球至关重要,因而太阳一打“喷嚏”,地球往往会发“高烧”。美国科学家在《地球物理研究》杂志上证实说,以带电粒子冲击地球大气层的太阳风暴可能破坏上层臭氧层。美国国家航空航天局的研究人员2000年7月14日至16日使用卫星观测了太阳风暴对地球北半球产生的影响,此次太阳风暴被科学家称为30年来第三大“太阳质子事件”,太阳风暴造成大量带正电荷的质子冲击地球。

    研究认为,一旦这些质子冲击到上层大气层,就会分解氮气分子,形成氮氧化物。这些氮氧化物可以在几周甚至几个月内长期存在,并破坏高度为15公里至50公里的上层同温层中9%的臭氧。太阳质子还分解大气层中的水分子,形成氢化物。这些氢化物可以破坏高度为50公里至90公里的中间层中70%的臭氧。但这些氢化物只在发生太阳质子事件时存在。然而,中间层和上层同温层中的臭氧含量较少,80%以上保护地球的臭氧存在于高度为15公里至35公里的中低层同温层中。如果从北半球的整个大气层来看,太阳质子事件只破坏了不到1%的臭氧层。

    况且,太阳风暴发生时,无线电波对人体没有影响,红外和可见波段仅会使人感到热。对生物体有伤害的是紫外线、X射线等高能辐射,而X射线等高能辐射完全被大气层所吸收,不会到达地面。太阳紫外线大部分被地球大气中的臭氧所吸收,只有少部分的近紫外线到达地面,对生物体有一定伤害。但是,通常太阳风暴爆发的持续时间仅为几分钟至几十分钟,而且发生几率极低,因此太阳风暴对生物体的影响几乎可以忽略。

国际计划重点

    作为太阳风暴引起地球空间环境急速变化的一种重要指示,地磁扰动成为空间天气预报研究的一项重要内容,已成为当前有关重大国际计划的三项主要任务之一,也是多少年来日地物理学家面前的一大难题。这种预报手段可通过统计预报、物理预报、数值预报及其综合性方法加以实现。目前,各国科学家正在积极研究太阳风暴,如美国“与星同在”计划,国际科联所属日地物理委员会的“国际日地系统气候和天气计划(CAWSES,2004-2008)”等。我国的“双星计划”、“子午工程”,也都将为此作出贡献。此外,中国科学院空间科学与应用研究中心研究员魏奉思、冯学尚等,以实际观测数据及物理和数学领域相关原理为基础,提出一种综合性的“ISF”预测方法,用它对太阳风暴能否“吹”到地球、其到达时间及造成的地磁活动大小等进行的试验研究,取得了良好效果。尽管经过了多方努力,但是对太阳剧烈活动、太阳黑子爆发、太阳风暴对地球的具体影响以及如何预防,还需进行不懈的研究。

http://www.greentimes.com/greentimepaper/html/2003-11/05/content_2323576.htm

      太阳风暴对生物体的影响几乎可以忽略，但对病毒的影响客观存在。

2003年10月（万圣节太阳风暴事件）

这是一次对人类技术系统影响最为广泛和严重的一次。2003年10月29日14时13分，太阳风暴袭击地球。

太阳风暴对卫星干扰

美国佛罗里达和得克萨斯州出现了极光现象，GPS信号出现异常，迫使美国国防部取消了例行的海上演习，而位于国际空间站的宇航员不得不采取紧急措施，以躲避异常增多的辐射。瑞典5万人的电力供应中断，约半数卫星出现故障，将刚刚工作一年的一颗日本通信卫星ADEOS-II击毁，并且顺便也将该卫星的地面控制系统一并击毁。

太阳风暴存在的重要作用

其实人类历史上出现过多次太阳风暴事件，上边所列举的只是这些太阳风暴影响较为严重的几次。

根据科学家已经掌握的知识，我们已经知道，太阳每隔11年时间，就会进入一个非常活跃的时期。即使不在11年的活动极大期，它有时候也会突然发威，爆发出比极大期还要可怕的能量，这种现象被称为“超级风暴”。而经过研究发现，毁灭性的太阳风暴每25年就会发生一次。上一次发生时间就是在2003年。

太阳风暴

科学家们推测，下一场超级太阳风暴，很可能会在2023年至2025年之间出现，这场太阳风暴或许不会让地球毁灭，但是造成长达数周甚至数月的互联网断电还是极有可能的。

太阳风暴对地球的影响不仅限于电磁设备，信号设备等方面的干扰，根据最近几次研究发现。太阳风暴跟病毒的灭亡也可能存在一定的关系。

1918-1920年西班牙流感大爆发，造成了全球5亿人感染，死亡人数大约在2000万-5000万之间。然而在1920年之后，西班牙大流感竟然神秘地在世界范围内绝迹了。而在1921年5月正是发生了一次大的太阳风暴。2002年11月至2003年9月间全球出现了SARS病毒，而在2003年10月的太阳风暴过后，SARS（非典）病毒也消失了。

如果在2024-2025年可能是太阳黑子峰值，2023-2025年可能发生超级太阳风暴，结束新冠疫情已经为期不远了。你们觉得呢，欢迎大家评论区留言讨论。

https://www.163.com/dy/article/H6TUJ2S90535M970.html

https://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1340989.html

“臭氧洞漏能效应”和“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”和“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。

正X射线,γ射线和紫外线,大约占太阳辐射光谱总能量的9%.在80～400km高度范围的电离层,γ射线和X射线被N₂和O₂/O₃所吸收,在15～55km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://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331721.html

南极缘何出现臭氧空洞

　　地球对于其养育的生命可谓是关怀备至了。太阳光中过量的紫外线对生物有伤害作用，大气层中就有一层很薄的物质——臭氧层，对它进行阻挡，而到达地面的紫外线不仅不会对生物不利，对人类来说，这部分紫外线还能促进钙的吸收，有“天然钙片”的美誉。

　　不过，随着人类活动，特别是氟氯碳化物和海龙等人造化学物质被大量使用，对臭氧层产生了破坏作用，在南北两极上空臭氧数量下降幅度最大。在南极上空，约有2000多万平方公里的区域为臭氧稀薄区，其中14公里至19公里上空的臭氧减少量达50%以上，科学家们形象地将之称为“臭氧空洞”。

　　为什么臭氧空洞只出现在南极，或者说为什么南极的臭氧量下降得特别多呢？首先，南极臭氧洞是一种自然现象，温暖的海水蒸发、电解等生成的氯离子和天然产生的溴都是破坏臭氧层的重要物质。其次是人类活动导致臭氧洞进一步扩大，例如，氯气、氯化物、溴化物的制造使用，人类活动导致的全球变暖使海洋蒸发量加大、热带风暴加剧、海平面上升和地震火山活动增多等。而在南极地区，特殊的自然环境为臭氧空洞的形成推波助澜。原来，在冬季半年里，南极上空有一个深厚的涡旋，气流沿着南极高原作顺时针旋转，把南极大陆封闭起来，从赤道来的富含臭氧的气流进不了南极上空。而在涡旋中上升的空气，在上升过程中气温急剧下降，再加上南极高原本来就海拔高、气温低，因而形成极低的低温环境，臭氧层所在的 20公里高度上的气温常常在零下80℃以下（比北极要低得多）。南极大气涡旋中的空气在上升过程中还会生成大量的冰晶云，云中的冰晶不断吸收扩散到南极的氯氟烃气体，只进不出的堆积效应导致有害成分的浓度越来越高。一旦南极春季（9月）来临，极夜结束，在阳光的照射下冰晶云升温，氯氟烃气体迅速释放，氯氟烃分子在紫外线照射下开始释放氯原子，臭氧层受到破坏的过程立即开始，臭氧层因大量损耗臭氧而出现可怕的臭氧洞。一旦春末南极涡旋残缺或破坏消失，大量富含臭氧的从赤道南下的新鲜空气进入南极上空，臭氧洞便又匆匆消失了。

　　毋庸置疑的是，臭氧空洞的出现严重威胁着南极本已十分脆弱的生物链，而除了人类活动和气象因素外，最新的研究发现，太阳风暴同样会助长臭氧空洞的形成。由于地球两极地磁场的特殊形态，太阳风暴所裹挟的带电粒子能够在这里冲入地球大气层，破坏上层的臭氧层。

　　美国国家航空航天局的研究发现，一旦这些太阳风暴形成的高能带电粒子冲击到上层大气层，就会分解氮气分子，形成氮氧化物。这些氮氧化物可以在几周甚至几个月内长期存在，并破坏高度为15公里至50公里的上层同温层中9%的臭氧。太阳质子还会分解大气层中的水分子，形成氢化物。这些氢化物可以破坏高度为50公里至90公里的中间层中70%的臭氧。但这些氢化物只在发生太阳质子事件时存在。然而，中间层和上层同温层中的臭氧含量较少， 80%以上保护地球的臭氧存在于高度为15公里至35公里的中低层同温层中。

       美国科学家搜集到的卫星数据表明， 2003年11月发生的一次强太阳风暴对极区上空臭氧层造成了长达8个月的破坏，2004年的臭氧水平已经降低到正常年份春季水平的40%。

　　随着人类对臭氧层研究的深入，对臭氧层消失的担忧已经逐渐减弱。人们已经认识到，臭氧层的变化是一个与多种因素相关的自然过程，自然过程可以对臭氧层的破坏进行修复，但无节制地使用氯氟烃制剂必然导致臭氧层的损失。因此，包括削减碳排放等在内的一系列综合环境保护措施是自然界可持续发展的重要举措，需要持之以恒地执行下去。 （来源于2010年9月17日《中国气象报》 作者：王素琴）

https://www.cma.gov.cn/kppd/kppdqxyr/kppdjsqx/201211/t20121128_192965.html

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1418042

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1418107

       2003年11月发生的一次强太阳风暴对极区上空臭氧层造成了长达8个月的破坏，2004年的臭氧水平已经降低到正常年份春季水平的40%。非典病毒消失与之准确对应。