太阳粒子爆发，臭氧层毁灭，地球将被辐射笼罩多年：最新证据

                                                   杨学祥

      目前，人们都承认臭氧洞的危害，对太阳风暴对生物的危害缺乏清醒的认识。由于太阳风暴可以破坏臭氧层，其危害不可忽视。

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       最新数据显示，大约每千年地球会遭遇一次极端太阳粒子事件，这可能会严重破坏臭氧层，并增加地表的紫外线（UV）辐射水平。

        再次证实：太阳风暴是形成臭氧洞的元凶。

参考文献

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

杨学祥. 臭氧洞与厄尔尼诺. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（10）：1301~1303

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

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

周长庆，高景泰。我国科学家杨学祥提出新观点:臭氧空洞"元凶"是太阳风。科技文萃。 1999, (8)。http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjwc199908034.aspx

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太阳粒子爆发，臭氧层毁灭，地球将被辐射笼罩多年？

原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀 2024年07月03日 08:46 安徽

今年五月初那次壮观的极光展示了太阳风暴的威力，但太阳有时候会做出更具破坏性的事情。所谓的“太阳粒子事件”，就是太阳表面直接喷射出质子，像探照灯一样射向太空。

 图释：图片来源：Pexels 的 Harrison Haines

数据显示，大约每千年地球会遭遇一次极端太阳粒子事件，这可能会严重破坏臭氧层，并增加地表的紫外线（UV）辐射水平。

我们在7月1日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文中，分析了这种极端事件发生时的情况。研究还表明，当地球的磁场较弱时，这些事件可能对全球生命产生巨大影响。

地球的关键磁盾

地球的磁场提供了一个重要的保护茧，能偏转太阳发出的带电辐射。在正常状态下，地球的磁场像一个巨大的条形磁铁，磁力线从一个极点升起，绕过地球，然后在另一个极点下降，这种模式有时被形容为“倒置的葡萄柚”。在极地，垂直的磁力线允许一些电离宇宙辐射穿透到上层大气，与气体分子发生反应，形成我们熟知的极光。

然而，地球的磁场会随着时间发生很大变化。在过去的一个世纪里，北磁极以每年约40公里的速度穿越加拿大北部，磁场强度也下降了超过6%。地质记录显示，有些时期地磁场非常弱，甚至完全消失。

我们可以通过观察火星来了解没有地球磁场的情况。火星在古代失去了其全球磁场，结果失去了大部分大气层。今年五月，在极光之后不久，一次强烈的太阳粒子事件袭击了火星，干扰了火星奥德赛号探测器的运行，使火星表面的辐射水平比胸部X光高出约30倍。

质子的力量

太阳的外层大气不断发出电子和质子的波动流，称为“太阳风”。然而，太阳表面也会偶尔发出能量爆发，主要是质子的太阳粒子事件，这通常与太阳耀斑有关。

质子比电子重得多，携带更多能量，因此它们能到达地球大气的更低层，激发空气中的气体分子。然而，这些激发的分子只发出X射线，肉眼看不见。

每个太阳周期（大约11年）会发生数百次弱的太阳粒子事件，但科学家已经在地球历史上发现了更强的事件痕迹。其中一些最极端的事件比现代仪器记录的任何事件强数千倍。

极端太阳粒子事件

这些极端太阳粒子事件大约每几千年发生一次。最近的一次发生在公元993年左右，并被用来证明加拿大维京建筑使用的木材在1021年被砍伐。

臭氧减少，辐射增加

除了直接影响外，太阳粒子事件还可以启动上层大气中的一系列化学反应，这些反应会消耗臭氧。臭氧吸收有害的太阳紫外线辐射，这些辐射会损害视力和DNA（增加皮肤癌的风险），还会影响气候。

在我们的新研究中，我们使用全球大气化学的大型计算机模型来研究极端太阳粒子事件的影响。

我们发现，这种事件可能会在一年左右的时间内消耗臭氧水平，提高地表的紫外线水平并增加DNA损伤。但如果太阳质子事件发生在地球磁场非常弱的时期，臭氧损害将持续六年，紫外线水平将增加25%，太阳诱导的DNA损伤率将增加多达50%。

过去的粒子爆发

这种致命的弱磁场和极端太阳质子事件的组合有多可能发生？考虑到它们各自发生的频率，似乎它们相对经常一起发生。

事实上，这种事件组合可能解释了地球过去的几次神秘事件。

最近的一次弱磁场时期，包括南北极的临时转换，始于42,000年前，持续了大约1,000年。在此期间，发生了几次重要的进化事件，例如欧洲最后的尼安德特人的消失和澳大利亚巨型有袋动物，包括巨型袋熊和袋鼠的灭绝。

一个更大的进化事件也与地球的地磁场有关。多细胞动物在埃迪卡拉纪末期（约5.65亿年前）起源，这一时期的化石记录在南澳大利亚的弗林德斯山脉中发现，发生在一个持续了2600万年的弱或缺失磁场时期之后。

同样，寒武纪大爆发（约5.39亿年前）期间多种动物快速进化也与地磁学和高紫外线水平有关。多个不相关群体的眼睛和硬体壳的同时进化被描述为检测和避免有害紫外线辐射的最佳手段，称为“逃离光明”。

我们才刚刚开始探索太阳活动和地球磁场在生命历史中的作用。

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https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1418183.html?_wv=5

       臭氧洞的成因

       臭氧层为什么会出现“空洞”？许多科学家认为，是使用氟利昂作制冷剂及在其他方面使用的结果。氟利昂由碳、氯、氟组成，其中的氯离子释放出来进入大气后，能反复破坏臭氧分子，自己仍保持原状，因此尽管其量甚微，也能使臭氧分子减少到形成“空洞”。我国科学家新近提出，仅仅是氟利昂的作用还不够，太阳风射来的粒子流在地磁场的作用下向地磁两极集中，并破坏了那里的臭氧分子，这才是主要原因。（杨学祥，1999）而无论如何，人为地将氯离子送进大气，终是一种有害行为。

https://blog.sciencenet.cn/blog-40692-1255719.html

  美研究表明太阳风暴破坏臭氧层

　  2001-08-02 13:10:38

　　 新华网华盛顿８月１日专电 美国科学家在１日出版的《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。https://tech.china.com/zh_cn/news/tech/154/20010802/10071748.html

      科学家称太阳风暴卷走了北极臭氧层

http://www.sina.com.cn 2005年03月09日 15:33 竞报

　　文/曹阳

　　2004年北极约有60%的臭氧分子遭到破坏，科学家分析认为———

　　臭氧能保护地球免受危险的来自太空的紫外线辐射。去年北极臭氧大幅减少，其急剧程度前所未见，引起了科学界极大的关注。克罗拉多大学的大气专家经多方分析，认定太阳风暴是造成高空臭氧减少的主要原因。

　　2004年，北极低空中间层和高空同温层同时约有60%的臭氧分子遭到破坏，科学家只知道CFC化合物是造成低空臭氧减少的主要原因，但无法解释为什么离地面30-40公里以上的高空同温层臭氧也减少的原因。最近科学家在《天体物理学研究》杂志上撰文认为，来自太阳的粒子流，加上极端的天气条件，是导致这一现象的罪魁祸首。

　　要区分到底是自然原因还是人为原因造成大气变化是很困难的。克罗拉多大学的大气专家CoraRandall带领的研究小组经多方分析，认定太阳风暴是造成高空臭氧减少的主要原因。2003年强烈的太阳风暴携带高能量电子和质子进入地球高空大气层，促进了那里氧化氮的产量，氧化物被认为是臭氧杀手。北极同温层旋涡中强大的风力(去年的风力尤其强)，将氮更多地送入大气层，在大约40公里的高度，混合形成氧化氮，破坏了臭氧层。但科学家同时表示，将此现象认定为完全是由于巨量太阳粒子反常活动所造成的，还需要进一步的研究。

　　上世纪80年代在南极第一次观察到臭氧洞的存在，促使1987年旨在逐渐废除使用CFC的蒙特利尔条约诞生。臭氧洞确实定期出现在南极，但在北极只有在非常寒冷的冬天才会出现臭氧洞。此次反常现象，不论是自然的还是人为的，都给大家敲响警钟。研究自然现象、人为因素对大气合成物的影响对保护可持续发展的环境有重要意义。

https://tech.sina.com.cn/d/2005-03-09/1533545934.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1424396.html