超强的太阳耀斑能摧毁地球上所有的电子设备吗?

这张来自美国宇航局的照片捕捉到了太阳喷发的过程。查看更多太阳黑子图片。"width=
这张来自美国宇航局的照片捕捉到了太阳喷发的过程。查看更多太阳黑子图片。
美国国家航空航天局格伦研究中心(NASA-GRC)

Hy Zaret和Lou Singer写的一首歌,后来被乐队They Might Be Giants推广,声称“太阳是一团白炽气体,一个巨大的核熔炉。”经过仔细检查,似乎这种最初的分类太阳有点太窄了。事实证明,太阳是一个我们还没有完全了解的复杂天体。

但我们知道的是:太阳是一个由高温电离气体组成的巨大物体。我们称之为气体等离子体它是宇宙中最常见的物质状态。构成太阳中气体的原子温度太高,以至于它们无法抓住电子。这些气体带着电子以电流的形式流过太阳。

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如果你熟悉的话电磁铁,你知道的电流可以创建字段。太阳就是这样。太阳周围有一个巨大的磁场。太阳的自转使磁场永久存在。

更复杂的是,热的物体倾向于膨胀。太阳是一个极热的物体。但太阳又大又密,这意味着它有很强的引力。太阳的引力抵消了它膨胀的趋势。

这些力量的结合会导致太阳表面发生剧烈变化,有时甚至是剧烈变化。气体电流导致磁力线扭曲。这可以防止太阳核心的高温气体上升到表面,从而形成太阳黑子.太阳黑子看起来比太阳表面的其他部分要暗。它们的温度也比周围较亮的区域低。

被困在太阳黑子下的热气体对磁场线施加压力,阻止气体到达太阳表面。这将磁场线缠绕成更紧密的线圈。有时,更多的场线会纠缠在一起。偶尔,磁场线会在没有太多碰撞的情况下展开,太阳黑子会随着热气体上升到表面而消失。但有时压力会持续增加,直到磁场线突然断开,导致太阳耀斑。

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太阳耀斑和日冕物质抛射

天空实验室在1973年拍摄了这张太阳耀斑爆发的照片。"width=
天空实验室在1973年拍摄了这张太阳耀斑爆发的照片。
美国国家航空航天局约翰逊航天中心(NASA-JSC)

太阳耀斑不仅仅是高温气体的爆炸。它在整个光谱中推出光波。包括我们看不见,包括辐射的形式x射线还有伽马射线。这些射线对人类是危险的。幸运的是,地球的大气吸收了大部分高能射线。

这并不是说每个人在太阳耀斑后都是清白的。人类在太空或高海拔地区——在飞船上飞机例如,这可能会有暴露在强辐射下的风险。短期伤害可能包括皮肤刺激。长期的后果可能包括增加皮肤发育的风险癌症.但任何受影响的人最终都有可能从暴露中恢复过来。

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电子产品也容易受到这些射线的伤害。如果高能射线击中一个卫星在美国,它们可以从金属成分中剥离电子,使它们电离。当电子挣脱束缚时,它们可能会使卫星内的电子设备短路。它们还可能产生一个磁场,破坏卫星的系统。一些卫星有屏蔽来保护它们免受这些射线的伤害,但许多卫星仍然很脆弱。

因为我们的大气层吸收了大部分这些危险的射线,所以地球系统在太阳耀斑中是相当安全的。但是另一个太阳事件叫做日冕物质抛射会对地球上的电力系统造成严重的问题。日冕物质抛射期间,日冕物质抛射的波动太阳的磁场导致太阳表面的很大一部分迅速膨胀,将数十亿吨的粒子喷射到太空中。有时日冕物质抛射伴随着太阳耀斑——但并非所有的太阳耀斑都会产生日冕物质抛射,也并非所有的日冕物质抛射都伴随着太阳耀斑。

与太阳耀斑不同,日冕物质抛射不会产生强烈的能量.但它确实会产生一种磁冲击波,向太空延伸数十亿英里。如果地球在冲击波的路径上,我们星球的磁场会对这一事件做出反应。这就像你把一个弱磁铁放在一个强磁铁旁边一样。弱磁体的磁场会与强磁体的磁场对齐。来自太阳的磁冲击波可能会导致地球磁场的排列发生不可预测的变化。

漂亮的灯光并不是日冕物质抛射的唯一结果。磁场波动会导致罗盘失灵。因为磁场可以诱导在美国,任何导体都可以成为电感。强日冕物质抛射可以在大而强的导体中诱发电。这可能会使电力系统过载并造成巨大破坏。

接下来,我们将看看大规模日冕物质抛射事件发生后,我们的情况会有多糟糕。18新利最新登入

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用太阳油炸电子产品

一场强大的太阳风暴可能会导致整个大陆的电线断裂。"width=
一场强大的太阳风暴可能会导致整个大陆的电线断裂。
©iStockphoto.com/ prluka

而太阳耀斑本身可能不足以造成问题地球的表面,强大的日冕物质抛射是另一回事。事实上,大规模的日冕物质抛射曾经影响过地球。但我们在电子技术上并不先进,也没有像上次日冕物质抛射那样严重依赖它们。

1859年,一次巨大的日冕物质抛射引起了地球磁场的巨大波动磁气圈——这是行星周围的磁场。远在古巴南部的人们目睹了北极光现象。罗盘和电报系统失灵。科学家和学者们争论所有骚乱的原因。我们现在知道这是由于日冕物质抛射造成的。日冕物质抛射的质量如此之大,导致了我们所说的太阳超级风暴。

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今天,我们比1859年更加依赖电子产品和电力。如果类似的太阳超级风暴现在袭击我们,我们就有麻烦了。磁力会诱发在任何大导体中。这包括电力变压器和电网本身。

坏消息还没完。北美的电网接近满负荷运行。它将无法应对太阳超级风暴带来的电力负荷增加。电线可能因此下垂甚至断裂。大规模停电可能会影响非洲大陆的大部分地区。磁场波动会干扰广播信号,通信和卫星系统也会崩溃。

修复这些损伤可能需要数周或数月的时间。在这段时间里,人们没有办法知道发生了什么。应急服务将面临严峻挑战。虽然磁场可能不会使单个电子设备短路,比如手机电脑在美国,通讯系统可能会出现区域性故障。换句话说,小型设备仍然可以工作,但将缺乏有用所需的服务。

CME甚至有可能影响你的计算机并导致故障。在大多数情况下,简单的重启就能解决问题。但由于失去了电网,你会受到电池电量的限制。一旦用完,你就会被困住。

没有办法阻止太阳超级风暴,但我们可以采取一些措施来限制日冕物质抛射的影响。一是彻底改造电网系统。我们需要一个智能电网,它不像我们目前的电网那样接近容量。我们还需要开发屏蔽,以尽可能多地保护我们的电力基础设施不受磁场波动的影响。

即使在最坏的情况下,超级风暴也不会摧毁地球上所有的电力系统。一些地区将相对不受影响。这需要一次规模空前的太阳事件来摧毁整个地球的电力系统。但即使是轻微的日冕物质抛射也能证明我们是多么脆弱18新利最新登入太阳的磁性脾气。

点击下一页的链接,了解更多关于太阳、磁铁和电子产品的知识。

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  • 比斯利,桑德拉。“看太阳。”美国学者。2008年夏天。第77卷第3期,第17页
  • 大英百科全书。“磁场”。2009.(2009年11月2日)http://www.library.eb.com/eb/article-9368
  • 大英百科全书。“太阳耀斑”。2009.(2009年11月2日)http://www.library.eb.com/eb/article-9068560
  • 大英百科全书。“太阳风”。2009.(2009年11月2日)http://www.library.eb.com/eb/article-9068567
  • 大英百科全书。“太阳。”2009年的百科全书。(2009年11月2日)http://www.library.eb.com/eb/article-54151
  • 奥登瓦尔德;“准备迎接太阳超级风暴。”《科学美国人》。2008年8月。第299卷第2期,第80-87页。
  • 菲利普·普莱特博士“从天而降的死神!”纽约:维京出版社,2008。33 - 66页。
  • 特纳,詹姆斯。“太阳风暴即将来临:地球准备好了吗?”基督教科学箴言报。2009年5月6日pg。25。
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