超级太阳风暴破坏臭氧层导致病毒被灭杀的新证据

                         杨学祥，杨冬红

太阳风暴与臭氧层“约会”引发科学争议

(2000.06.09 14.20.45) 

       地球上空的臭氧层，这个正在逐渐变瘦的飞天“少女”，在今年夏天被太阳风暴多次热烈地“拥抱”。但她又陷入困惑，不知道太阳风暴的热“吻”对她而言究竟是福是祸。这几天，太阳风暴给臭氧层带来的影响引起科学家的关注，不过两种截然不同的观点使这个问题成为一桩新的科学悬案。

       一种看法认为，太阳风暴有利于臭氧层的恢复；另一种意见则认为，太阳风是导致南极臭氧空洞的“元凶”。提出这两种观点的都是我国从事相关研究的科学家，他们都持之有故、言之成理。

       中国科学院大气物理所的专家认为太阳风暴对大气臭氧具有补充作用。该所的研究员邹捍说，在赤道地区平流层的高层，太阳辐射把氧原子从氧分子中激活出来，和另外的氧分子结合成臭氧，这是臭氧的产生过程。由于太阳风暴带来更多的紫外线辐射，这样产生的臭氧就会增多。臭氧的产生主要是紫外线光合作用的结果。从理论上讲，紫外线辐射越强，臭氧也会越多。而根据最近十几年的统计数据分析，太阳活动高峰年份臭氧浓度有所增加。

       大气层中的臭氧被称为地球生物的“保护伞”，它能抵御来自太阳的有害辐射。

       对于地球臭氧空洞的形成，国内还有别的科学家进行了研究分析。长春科技大学教授杨学祥指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”恰恰就是太阳风。他在一篇论文中指出，南极臭氧层出现空洞的主要原因是太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。太阳风暴带来的高能粒子流，穿越地球磁层后，沿磁力线集中到南北两极，并与臭氧结合成水，进而破坏极地臭氧层。杨教授的论文曾在《科学美国人》上发表，世界四大通讯社之一的法新社，也全文转发了新华社的英文稿。

       中国空间科学学会理事长、北京大学教授萧佐接受本报记者采访时表示，太阳风暴与臭氧层的关系目前科学界还没有定论，产生科学争议可以引导大家做更深入的研究。一般而言，国际上多数科学家认为臭氧的减少是人类活动所造成，尤其是大量使用氟利昂。但这个结论本身还有待于进一步证实，也有少数科学家对此提出不同的观点，争议还将存在。

       目前，国内科学界还是倾向于认为，太阳风暴将能够使臭氧成分增加，但作用可能十分有限。如果真是这样，太阳风暴对臭氧层来说影响不大。 

（《中国青年报》 2000-08-09） 

http://202.84.17.73/st/htm/20001005/147625.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html

PNAS: 超级太阳风暴对地球的影响

地刊速览 2025年02月06日 20:53 贵州

      地球磁场就像一把巨大的“保护伞”，保护地球免遭超级太阳风暴威胁。近日《美国国家科学院院刊》发表最新文章，模拟了太阳风暴对地球的影响，正常情况下，地球磁场能偏转大部分太阳高能粒子，但超级太阳风暴仍将影响人类健康和生态系统。而在地磁偏移期间，超级太阳风暴将导致全球臭氧层严重损耗，紫外线辐射激增，持续数年之久，引发一系列生态灾难。地球历史上曾多次经历地磁偏移，可能对生命演化产生深远影响，例如推动生物演化出视觉系统和坚硬外壳。

      太阳活动，尤其是太阳粒子事件 (Solar particle events，SPE)，会释放出大量高能粒子，这些粒子能够到达地球，并对地球大气、气候和生物圈造成潜在影响。幸运的是，地球并非完全暴露在宇宙射线威胁之下。地球磁场就像一把巨大的“保护伞”，能够偏转大部分来自太阳和宇宙深处的高能粒子。但地球磁场强度并非一成不变，历史上曾多次出现减弱甚至反转的情况。在地球磁场较弱的时期，SPE对地球的影响将被放大，高能粒子将更容易穿透大气层到达地表，造成更严重的破坏。

      近年来，科学家通过树木年轮、冰芯等自然记录，发现了地球历史上曾多次发生超级SPE的证据，其强度远超现代仪器记录的任何一次。另外，地质记录显示，地球磁场强度经历过多次波动，并发生过多次地磁偏移和反转事件。在地磁偏移期间，地球磁场强度会显著降低，持续时间可达数百年甚至数千年，这会大大增加地球暴露于宇宙射线和SPE的风险。这些史前超级SPE事件和地磁偏移事件的发现，引发了科学界对极端太阳活动潜在影响的担忧。过去，针对SPE对地球影响的研究主要关注其对高层大气和近地空间的影响，而对其对气候系统、生态系统和人类健康的影响关注较少。此外，以往的研究大多没有考虑地球磁场变化的影响，导致对SPE潜在影响的评估可能存在偏差。

图1 在当前条件下（A和C）和地磁偏移期间（B和D），全球月平均NOx（A和B）和O3（C和D）对SPE的响应。

      为了更全面地评估超级SPE在不同地球磁场强度下对地球大气和地表的潜在影响，《美国国家科学院院刊》期刊上发表最新文章，利用耦合大气-海洋-化学-气候模型 (SOCOL3-MPIOM) 和辐射传输模型 (LibRadtran) 模拟了极端太阳粒子事件（SPE）在当前地球磁场环境和地磁偏移（地球磁场消失）两种情景下对地球的影响，旨在更全面、更准确地评估超级SPE对地球和人类文明的潜在威胁。主要结果如下：

图2 在当前条件下（A-D）和地磁偏移期间（E-H），SPE的年纬向平均氮氧化物响应。

       一、在当前地球磁场环境下，超级SPE的影响主要集中在极地地区，对全球气候和生态系统的影响相对有限，但仍可能对人类健康构成一定威胁。

     大气化学变化: 极地地区平流层上层和平流层臭氧浓度将减少约30%，持续约一年时间，随后逐渐恢复。对流层臭氧总量在南北极地区分别减少约8%和12%，但热带地区变化不大。

      地表紫外线辐射: 各大陆地表紫外线辐射普遍增强，其中波长越短的紫外线辐射增加比例越高，部分波段增幅超过80%。北美、欧洲和亚洲的紫外线指数增加约5%，南美、非洲和澳洲增加2-3%，持续2-3年。

      生物影响: 北半球大陆维生素D合成速率增加5-7%，南半球增加幅度较小。全球DNA损伤率有所上升，其中北美、欧洲和亚洲地区增加约10%，持续数年。

图3 在当前条件下（A-D）和地磁偏移期间（E-H），对SPE的年纬向平均O3响应。

      二、在地磁偏移期间，超级SPE将会对全球气候、生态系统和人类社会造成灾难性的后果。  

     大气化学变化: 全球臭氧层遭受严重破坏，平流层臭氧浓度在南北极地区分别减少约50%和40%，即使在3年后仍未恢复到正常水平。对流层臭氧总量在全球范围内减少12-16%，其中极地地区最为严重，且持续时间超过3年。地表紫外线辐射:全球地表紫外线辐射急剧增强，部分波段增幅超过320%，并持续5-6年。全球紫外线指数显著上升，其中欧洲、北美和亚洲地区增幅高达25%，南美、非洲和澳洲也达到20%，且持续时间长达5-6年。

      生物影响:全球维生素D合成速率大幅提高，北半球大陆增加约30%，南半球增加约20%。全球DNA损伤率急剧上升，欧洲、北美和亚洲地区首年增幅高达50%，南半球也达到40%，且持续6年后才逐渐恢复正常。强烈的紫外线辐射可能导致人类和其他动物出现雪盲症等眼部疾病。

      结语: 本研究通过模拟两种不同情景下超级SPE对地球的影响，揭示了地球磁场对地球生命的保护作用，以及超级SPE在极端情况下可能带来的灾难性后果。研究结果强调了加强太空天气监测和预警，以及制定应对超级SPE等极端事件的应急预案的重要性。

https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1742725183&ver=5886&signature=E6JasH4NfdpPP49e-8vSMO7TFRSZSR147p5YSdJ4fuIb8NhCO0HbYOukMzcxrr3pGY2BKFhDzfB5KJqOhQ1xYhFrq5-oelOBNbZ1Nr0iBB-52NfkAUOwYwM730A2UBDG&new=1

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1478951.html

      短评

      《美国国家科学院院刊》发表最新文章，模拟了太阳风暴对地球的影响，正常情况下，地球磁场能偏转大部分太阳高能粒子，但超级太阳风暴仍将影响人类健康和生态系统。而在地磁偏移期间，超级太阳风暴将导致全球臭氧层严重损耗，紫外线辐射激增，持续数年之久，引发一系列生态灾难。这为我们的下述观点提供了有力证据。

      “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.

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1333694.html

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

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

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

太阳风暴和紫外线风暴绝杀病毒

中国科学院南京地质古生物研究所科研人员与国外科研团队合作，通过对植物花粉化石中功能类似于“防晒霜”的化合物研究，发现紫外线辐射增强是导致二叠纪末陆地生物大灭绝的重要原因。

病毒是最低等的生物，所以，紫外线辐射增强也必然是病毒大灭绝的重要原因。

 1918-1920年西班牙流感大流行 

西班牙型流行性感冒是人类历史上致命的传染病，在1918~1919年曾经造成全世界约5亿人感染，2千5百万到4千万人死亡（当时世界人口约17亿人）；其全球平均致死率约为2.5%-5%，和一般流感的0.1%比较起来较为致命，感染率也达到了5%。

西班牙型流感可以简单分为三波，第一波发生于1918年春季，基本上只是普通的流行性感冒；第二波发生于1918年秋季，是死亡率最高的一波；第三波发生于1919年冬季至1920年年春季，死亡率介于第一波和第二波之间。第一波有记录的流感发生于1918年3月4日一处位于美国堪萨斯州的军营（Camp Funston，Kansas），但当时的症状只有头痛、高烧、肌肉酸痛和食欲不振而已。4月正处于第一次世界大战的法国也传出流感，3月中国、5月西班牙、6月英国，也相继发生病情，但都不严重。

西班牙型流感在18个月内便完全消失。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1283554.html

1921年的太阳超级风暴对地球病毒有绝杀作用。 

2002年冬到2003年春肆虐全球的严重急性呼吸综合征（SARS、传染性非典型肺炎）

SARS病毒属于冠状病毒科( coronavirus) ，病毒粒子多呈圆形，有囊膜，外周有冠状排列的纤突,分布于细胞浆中，呈圆形，病毒直径在80~120nm之间。SARS病毒是冠状病毒的一个变种，是引起非典型肺炎的病原体。变种冠状病毒与流感病毒具有亲缘关系，但它是非常独特的一种冠状病毒，在2002年冬到2003年春肆虐全球的严重急性呼吸综合征（SARS、传染性非典型肺炎）的元凶就是这种冠状病毒。

2003年超级太阳风暴是灭杀SARS病毒重要因素。 

       2003年最猛烈的太阳风暴产生最大南极臭氧洞

       2003年10月末，太阳黑子连续爆发产生的太阳风暴袭击了地球。这场罕见的太阳黑子爆发堪称一场天文奇观。

       按照11年的太阳活动周期规律，太阳活动达到顶峰后会回落，在第23号的十一年周期中，太阳周期的高峰在2000年左右，其后应该进入削弱期。但是，此次太阳却异常爆发了，在2003年10月和11月，太阳黑子不寻常地连续产生巨大的太阳风暴袭击了地球，这就像在非龙卷风季节刮起了一场巨大的龙卷风。

       根据文献记载，此前最严重的一次日冕喷发现象发生在2000年4月，不过那次太阳磁暴产生的气体和尘埃并没有直接袭向地球。而此次太阳磁暴过程中，有将近100亿吨的物质被抛向地球，“儿玉”通信卫星一度通讯中断就是因为这次太阳风暴。风暴引起的地磁暴，导致瑞典南部城市马尔默停电一小时，约两万个家庭受影响。

       天文学家证实，2003年11月4日的太阳爆发是天文史上最强烈的一次，NOAA监测太阳的GOES卫星X射线探测器一度饱和，指针一直指向最高值。此次太阳爆发喷射而出的冠状物以大约每秒2300千米的速度离开太阳表面，向太空抛射了数十亿吨的超热气体，冲向地球的仅仅是其中一小部分。

https://www.cdstm.cn/popularize/tgtw/201806/t20180606_795936.html

中东呼吸综合征是一种在2012年发现的新型病毒 

中东呼吸综合征（Middle East Respiratory Syndrome，MERS，又称新沙士、2012年新型冠状病毒）是一种在2012年发现的新型病毒，被认为和造成SARS的病毒相似，最早出现在中东。患者可出现急性严重呼吸系统疾病，病征包括发烧、咳嗽、呼吸急促和困难，出现肺炎或肾脏衰竭等严重并发症。有些患者还有肠胃方面的症状，如腹泻和恶心呕吐。

2012年和2017年超级太阳风暴是灭杀MERS病毒重要因素。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1344553.html

参考文献

杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学,  长春：吉林大学出版社,1998。85-89

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, 5（9）：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,2000,20（3）：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

杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

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，陈殿友。火山活动与天文周期。地质论评。1999，45（增刊）：33~42                   

 YANG Xue-xiang, CHEN Dian-you. The Volcanoes and the Astronomical Cycles .Geological Review. 1999,45(supper):33~42.

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

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

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, 陈殿友. 地下流体和微量元素流体在气候变化中的作用. 同上, 245

陈殿友, 杨学祥. 气候变冷导致的自然灾害及其周期. 同上, 244

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, 6（2）：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, 6（3）：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, 6（5）：615~617

杨学祥. 生物灾害与太阳活动的关系. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（5）：617~619

杨学祥. 位能、形变能与热能的转化和全球变化的能量分析. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（7）：878~880

杨学祥. 气候波动周期、沙漠化与人类知识结构. 中国学术期刊文摘, 2000,6（8）：1003~1005

Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Yang Xiaoying,  and  Yang Shuchen, et al, Geopulsation, Volcanism and Astronomical Periods. J. Geosci. Res. NE Asia, 2000, 3 (1): 1~12.

Yang, Xuexiang, and Chen Dianyou. Tectonic Movement and Global Climate Change. J. Geosci. Res. NE Asia, 2000, 3 (2): 121~128.

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,2000,20（3）：39~48

杨学祥. 土地沙漠化——全球性环境问题. 科学新闻周刊. 2000,（46）：18

杨学祥. 警惕严重旱灾重演. 科学新闻周刊. 2001, （5）：13

杨学祥. “地球呼吸”的气候证据. 中国学术期刊文摘. 2001, 7（2）：223~224

杨学祥. 厄尔尼诺事件的时空特征及其地球物理解释. 中国学术期刊文摘. 2001, 7（4）：509~510

杨学祥. 全球变暖、构造运动与沙漠化. 地壳形变与地震. 2001, 21（1）：15~23

杨学祥. 全球气候变化的趋势与灾害经济管理. 中国学术期刊文摘（科技快报）. 2001, 7（6）：730~731

杨学祥. 地球形变产生的岩石圈、水圈和气圈等差异旋转. 中国学术期刊文摘（科技快报）. 2001, 7（7）：902~904

杨学祥. 流体与固体的差异旋转和能量放大. 中国学术期刊文摘（科技快报）. 2001, 7（8）：1017~1019

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332336.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332835.html