陳壯叔

1989年3月13日凌晨，加拿大魁北克電力公司的控制室內(nèi)，技術(shù)人員正注視著一塊模擬板，那是反映電路網(wǎng)運(yùn)行情況的一個(gè)裝置。2：44分，模擬板上突然閃出一道輝光，這說(shuō)明北部區(qū)域的電路出了問(wèn)題，控制系統(tǒng)自動(dòng)地切斷了一條重要輸電線路；不到1分鐘，模擬板亮起6道閃光，這意味著電路網(wǎng)的電壓處于危險(xiǎn)的不穩(wěn)狀態(tài)。隨即電流斷路開(kāi)關(guān)觸動(dòng)，1／5的網(wǎng)路脫網(wǎng)，又過(guò)了幾秒，斷電事件像雪崩似的，波及到整個(gè)魁北克省。整個(gè)網(wǎng)路的斷電狀態(tài)只持續(xù)了90秒，給該公司帶去1000萬(wàn)美元的損失，而用戶的受損情況，是這一數(shù)目的10倍。

在事故分析會(huì)上，工程師們倍感困惑，因?yàn)樗麄儾椴坏饺魏稳藶榈囊蛩?。既不是設(shè)計(jì)上有缺陷，也非疏于管理。他們不得不前去請(qǐng)教空間物理學(xué)家。才知這是太陽(yáng)大氣惹的禍，是太空氣象引起的一場(chǎng)磁災(zāi)。

大家知道，地球大氣的活動(dòng)所出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，如風(fēng)、雨、雷暴等，我們統(tǒng)稱為氣象。類似地，太陽(yáng)的大氣活動(dòng)，也就引起了太陽(yáng)系內(nèi)的太空氣象。

太陽(yáng)的大氣稱日冕，由于溫度很高，根本不存在原子的結(jié)構(gòu)，故其大氣是由電子和質(zhì)子組成的，稱為等離子體的氣體。這種氣體受到太陽(yáng)磁場(chǎng)的束縛，而被困在太陽(yáng)的最外層，但還是不斷地有少量流出，科學(xué)家稱它為太陽(yáng)風(fēng)。有時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)中夾著巨大的熱氣泡，它帶著太陽(yáng)的磁場(chǎng)，在空間飛奔。一年中有幾次，這種氣泡會(huì)擊中地球，結(jié)果是引發(fā)一場(chǎng)地磁暴。此時(shí)，羅盤的指針急劇地飄動(dòng)，南、北極的極光瘋狂地閃爍，并大大地?cái)U(kuò)大其活動(dòng)范圍。地磁暴也使得衛(wèi)星遭殃。1994年，加拿大的一顆通訊衛(wèi)星，就因此而受害(星上的儀器工作突然紊亂)，損失2．5億美元。但地磁暴施虐的主要受害者，還是輸電網(wǎng)路，上述魁北克的那次停電事故，同時(shí)也襲擊了美國(guó)的新澤西州和賓夕法尼亞州的網(wǎng)路。

近30年來(lái)，空間物理學(xué)家一直在研究太空氣象。這種太陽(yáng)氣泡與地磁場(chǎng)的相互作用過(guò)程很復(fù)雜，但他們還是找到了其中具有規(guī)律性的東西。因而太空氣象也是可預(yù)測(cè)的。

這種熱氣泡有幾十億噸重，由此可見(jiàn)它的巨大。它以1000公里／秒的速度飛奔，攜帶著驚人的能量，足可把她中海之水一下煮干。打在地球上的，只是泡的一小部分，它跟地磁場(chǎng)相碰而激發(fā)出能量巨大的地磁暴。

是什么原因使太陽(yáng)偶爾噴發(fā)氣泡的呢?目前主要的理論認(rèn)為，日冕的溫度有200萬(wàn)F，若不是太陽(yáng)磁場(chǎng)的管束，早就跑光了。不過(guò)太陽(yáng)磁場(chǎng)時(shí)有變化，一旦變?nèi)?，大團(tuán)等離子氣體，就像脫韁野馬，迅猛竄出。但氣泡飛到地球，并不一定產(chǎn)生災(zāi)難，這得看氣泡的磁場(chǎng)取向。若與地磁場(chǎng)一致，則兩者相安無(wú)事；若正好相反，那就發(fā)生一場(chǎng)磁災(zāi)。在此情況下，就如兩根磁極相反的磁條相互靠攏，最終必猛烈相吸，拼發(fā)出巨大的能量。不過(guò)實(shí)際上氣泡的磁場(chǎng)取向是混亂的，且還有其他一些可變因素，決定氣泡跟地磁場(chǎng)相互作用的過(guò)程?？偟膩?lái)說(shuō)，這些都有隨遇性。

由于影響太空氣象與地磁場(chǎng)相互作用的因素頗多，且是變化著的，所以對(duì)太空氣象的預(yù)測(cè)時(shí)間量無(wú)法提前很多。要想作出精確的預(yù)言，必須具備二個(gè)條件。首先，要有一個(gè)關(guān)于地磁暴過(guò)程的詳細(xì)模型．第二必須進(jìn)行一些關(guān)鍵性的測(cè)量。最近，物理學(xué)家貝克，提出了一個(gè)較好的模型，專家們按此模型，對(duì)過(guò)去的測(cè)量數(shù)據(jù)作出預(yù)測(cè)，結(jié)果跟歷史上發(fā)生的地磁暴的情況完全吻合。

美國(guó)國(guó)家大氣和海洋管理局(NOAA)也在研究太空氣象，他們企圖通過(guò)觀測(cè)氣泡在日面上的形成，來(lái)預(yù)測(cè)地磁暴。研究者使用了射電、光學(xué)和X射線望遠(yuǎn)鏡，尋找氣泡脫離太陽(yáng)的線索，因?yàn)楫?dāng)氣泡離開(kāi)時(shí)會(huì)發(fā)出射電暴。從這一點(diǎn)開(kāi)始，他們可測(cè)量其速度。并計(jì)算出到達(dá)地球的大概時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)泡飛至地球，約需2～3天。若他們看到的氣泡較大，足以引起地磁暴．那么就可在當(dāng)天發(fā)出警報(bào)。

一般作出的預(yù)報(bào)雖然提前時(shí)間較早，但其可靠性卻差，正確率僅50％。因氣泡的磁場(chǎng)方向在運(yùn)動(dòng)中無(wú)法確定，一直要到它飛至地球外層空間時(shí)，才能定出。

這樣看來(lái)，想要精確預(yù)報(bào)，必須在近距離上觀測(cè)泡的狀態(tài)?？上驳氖敲绹?guó)宇航局也投入這一研究，它打算部署二顆衛(wèi)星以供測(cè)量。第一顆衛(wèi)星名“風(fēng)”，已于1994年升空，將于1997年進(jìn)入預(yù)定軌道，它離地面160萬(wàn)公里，太陽(yáng)和地球的引力，在這里正好完全抵消。它將測(cè)量氣泡的密度、速度和磁場(chǎng)程度，并能在氣泡與地磁場(chǎng)相碰前一小時(shí)，發(fā)出預(yù)報(bào)。不要小看這一時(shí)，魁北克公司若事先得悉此情。那么它的1000萬(wàn)美元就可保住了。

不過(guò)“風(fēng)”是一顆研究用衛(wèi)星，它僅運(yùn)行一年，且每天只有二小時(shí)向地球發(fā)回信息。若有氣泡在這“二小時(shí)”以外襲來(lái)，它是不理睬的。第二顆是專門的氣象衛(wèi)星，稱之ACE，將于1997年發(fā)射，并即進(jìn)入上述軌道與“風(fēng)”會(huì)合。它將提供24小時(shí)服務(wù)，美中不足的是它只工作三年。這二顆衛(wèi)星的投入運(yùn)行，對(duì)太空氣象事業(yè)無(wú)疑是一個(gè)推動(dòng)。當(dāng)專家們談及此事，他們似乎面帶愁云。他們說(shuō)，目前無(wú)論在太陽(yáng)大氣的理論研究上或觀測(cè)技術(shù)上，都有很大進(jìn)展。但前途仍無(wú)法樂(lè)觀，因?yàn)锳CE退役后，還沒(méi)有關(guān)于后繼衛(wèi)星出臺(tái)的計(jì)劃，更沒(méi)有科學(xué)家所夢(mèng)想的，建立國(guó)家太空氣象臺(tái)的計(jì)劃。他們因此而焦慮，也就不足為怪了。

(責(zé)任編輯／楊劍鳴)