韓大洋
說起太陽的外在爆發(fā)活動,我們首先想到的就是它發(fā)出的光與熱。但你要真這樣想的話,太陽可就不太樂意了:“這些光和熱只是我的附屬品,連熱身活動都算不上!”
“那你還有哪些本領(lǐng)?”
“耀斑、暗條爆發(fā)、日冕物質(zhì)拋射,這些都是我的拿手好戲?!?/p>
耀斑——太陽系最強閃光
閃光燈,通過電容充電與快速放電,在一瞬間產(chǎn)生高亮的光照,幫助我們在拍攝時補光或進行藝術(shù)創(chuàng)作。太陽同樣擁有這樣的本領(lǐng),甚至還是全太陽系最強的。
平日里,來自太陽對流區(qū)的等離子體向外部大氣傳導(dǎo)著能量,對應(yīng)表面黑子活動區(qū)逐漸積蓄的磁場能,太陽也在按部就班地自轉(zhuǎn)著。突然,一道光亮從黑子活動區(qū)的附近竄出,且亮度快速升高,數(shù)分鐘后逐漸降低,但它發(fā)出的光仍在傳播,最終照亮近半個太陽系。
這就是一次典型的太陽耀斑活動。它發(fā)生在太陽色球?qū)蛹捌渖戏饺彰徇^渡層中,由磁場為其提供能量,表現(xiàn)為輻射的陡然增加。
與人造閃光不同,耀斑包含了宇宙中所有波段的光。按照波長從短到長排列主要有γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、射電等。一次典型耀斑爆發(fā)釋放的能量是太陽每秒鐘釋放總能量的數(shù)倍,甚至更高。
為了準確描述耀斑的強度,科學(xué)家將其中X射線波段的能量作為分級標準,把耀斑由小到大分為A、B、C、M、X五級,每級間的能量相差十倍。一般X級的耀斑就被稱為大耀斑,釋放的能量相當(dāng)于同時引爆千萬顆百萬噸級核彈所釋放的能量。
人類進入太空時代以來,遇到的最強耀斑是發(fā)生在2003年11月4日的X28級特大耀斑,因為當(dāng)時測量儀器的探測上限為X28,它的實際級別可能高達X45。
暗條(日珥)爆發(fā)
——消失的“一只耳”
在太陽磁場的作用下,日冕等離子體沿著磁力線運動。由于太陽磁場較為復(fù)雜,通常情況下表現(xiàn)為由無數(shù)磁力線繞成的一團亂麻,所以太陽表面會時不時凸起一些磁力線環(huán),日冕等離子體相應(yīng)地被它高高舉起,如此形成的結(jié)構(gòu)就是暗條。
對于地球的觀測者而言,當(dāng)暗條剛好發(fā)生在太陽側(cè)面時,看上去就像一個光光的腦袋上長著一只“招風(fēng)耳”,日珥也因此得名。
暗條的長度能達到數(shù)萬千米甚至近百萬千米,歷史上曾出現(xiàn)過幾乎橫跨整個太陽圓面的巨大暗條。暗條不僅能高高躍起,滯空在距離太陽幾萬千米的高空也是手到擒來。
暗條能在能量與結(jié)構(gòu)快速變化的日冕中長期存在,這是它的一個重要本領(lǐng)——一邊由色球?qū)油ㄟ^磁場不斷輸送高密度的物質(zhì),另一邊則不斷從高溫、低密度的日冕大氣中回落物質(zhì)到色球?qū)?,以此達到相對平衡的狀態(tài),從而數(shù)天甚至更久地停留在太陽表面。
但最終等待暗條的只有兩種結(jié)果:一是能量逐漸停止輸送,最終慢慢回落或消散在太陽表面,二是暗條爆發(fā)。暗條產(chǎn)生以及穩(wěn)定存在的關(guān)鍵就是其下方的磁場,一旦有新的磁場生成并打破原有平衡,磁力線就可能發(fā)生重聯(lián),并發(fā)生斷裂與磁極轉(zhuǎn)向。原本被磁力線“吸附”在太陽表面的暗條一瞬間轉(zhuǎn)而被新的磁場向外推出,于是,暗條被不斷加速,最終離開太陽形成向外的爆發(fā)。
日冕物質(zhì)拋射——“KO”后手拳
第三個典型的太陽活動就是日冕物質(zhì)拋射,從字面上理解就是太陽將日冕這些物質(zhì)拋出。但為何稱其為“KO”后手拳呢?
“KO”這個詞經(jīng)常出現(xiàn)在拳擊運動中,意思是打出重拳從而將對手擊倒。在太陽系,太陽通過日冕物質(zhì)拋射是要“KO”誰呢?它憑什么能產(chǎn)生“KO”之力呢?
如果把太陽看作拳手,地球看作陪練員的話,耀斑就是拳手的假動作,用來刺探和干擾對手的判斷,日冕物質(zhì)拋射就是集全身之力揮出的一記重拳。在恒星級別的攻擊之下,地球基本上每次都是“應(yīng)聲倒下”。
同樣是在磁場的作用下,太陽能在幾分鐘至幾個小時內(nèi),將數(shù)億甚至數(shù)百億噸的日冕物質(zhì)加速到每秒幾百千米的極值,然后一股腦地向外拋出,形成如同霰彈槍打出的子彈雨一般的粒子雨。太陽正是借助這種方式將自身的磁場能向外傳輸,進而影響其他行星的空間環(huán)境。
太陽展示的還只是它的部分技能,高能帶電粒子流、冕洞高速太陽風(fēng)也是它的“撒手锏”。在領(lǐng)教過太陽爆發(fā)的本領(lǐng)后,我們不由會想,這些爆發(fā)是否會給人類帶來影響?被太陽“KO”的地球又會怎樣呢?更多精彩敬請關(guān)注下期內(nèi)容。
[作者系國家衛(wèi)星氣象中心(國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心)工程師、中國氣象學(xué)會科學(xué)傳播專家、科普作家,著作有《太陽不完全使用手冊:探索太陽的過去、現(xiàn)在和未來》等]