2024年3月23日，太陽爆發(fā)了X1.1級(jí)耀斑，還發(fā)生了日冕物質(zhì)拋射事件，隨后引發(fā)特大地磁暴，使得我國(guó)多地見到清晰極光。那么，太陽活動(dòng)與地磁暴對(duì)人類有哪些影響？該怎樣防范呢？

太陽風(fēng)暴的產(chǎn)生

太陽是一顆主要由熾熱等離子體構(gòu)成的恒星。基于太陽不同區(qū)域自轉(zhuǎn)速度的差異以及內(nèi)部復(fù)雜的物質(zhì)流動(dòng)、膨脹收縮等因素，使得導(dǎo)電的等離子體產(chǎn)生了千變?nèi)f化的電磁場(chǎng)。太陽黑子就是太陽表面磁場(chǎng)特別強(qiáng)的區(qū)域，其磁場(chǎng)比地球兩極的地磁場(chǎng)強(qiáng)好幾千倍。眾所周知，太陽黑子越多，太陽就越活躍。那些磁場(chǎng)極其復(fù)雜，不斷變化、交聯(lián)，在運(yùn)動(dòng)中如同橡皮筋一樣悄然儲(chǔ)存能量，然后有規(guī)律地爆發(fā)釋放出來，形成太陽爆發(fā)。這些磁場(chǎng)儲(chǔ)存的能量會(huì)以多種方式釋放，例如太陽耀斑爆發(fā)時(shí)以包括無線電、紅外、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線等方式釋放電磁波，有時(shí)還猛烈拋射大量物質(zhì)到太空，也就是日冕物質(zhì)拋射，那些加速質(zhì)子和電子等粒子發(fā)射出去產(chǎn)生高能帶電粒子輻射。由于地球也有磁場(chǎng)，太陽活動(dòng)與地球磁場(chǎng)和大氣的交互就會(huì)產(chǎn)生極光、地磁暴等現(xiàn)象。人類歷史上已知最嚴(yán)重的太陽風(fēng)暴是1860年的卡林頓事件，強(qiáng)大的太陽風(fēng)暴一度讓夏威夷這樣的低緯度區(qū)域都能看見絢麗的極光，而電報(bào)線路則產(chǎn)生電火花甚至因熔化而癱瘓。人們長(zhǎng)期觀測(cè)太陽黑子等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)太陽活動(dòng)有高峰也有低谷，平均約11年為一個(gè)周期。

需要注意的是太陽風(fēng)和太陽風(fēng)暴本身并不直接關(guān)聯(lián)，太陽風(fēng)是太陽外層被太陽電磁輻射壓力吹出去的稀薄帶電粒子流，也算是太陽大氣的延伸，還附帶了太陽的磁場(chǎng)。因此，不可把太陽風(fēng)和太陽風(fēng)暴混為一談。

太陽風(fēng)暴對(duì)人類的影響

不同的太陽活動(dòng)情況給人類造成的影響也不相同。盡管地球磁場(chǎng)和稠密大氣如同防護(hù)罩一樣阻擋了太陽活動(dòng)的大部分危害，但是仍有一些影響無法完全避免。

▲太陽耀斑爆發(fā)

太陽耀斑爆發(fā)會(huì)影響地球電離層，干擾依靠電離層反射的短波通信。太陽耀斑還會(huì)加熱地球高層大氣導(dǎo)致膨脹，從而明顯增加于海拔幾百千米高的近地軌道上飛行的航天器所受的稀薄大氣阻力，加速軌道衰減并縮短其使用壽命。耀斑爆發(fā)中脈沖式增長(zhǎng)X射線、伽馬射線也會(huì)增加航天器所受的電離輻射劑量，對(duì)航天員健康以及儀器、光伏發(fā)電等造成一定影響。

▲日冕物質(zhì)拋射

日冕物質(zhì)拋射是太陽外層大氣（日冕）以每秒幾百千米拋射出的數(shù)以幾十億噸的熾熱等離子體物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)在撞擊地球磁場(chǎng)的時(shí)候把蘊(yùn)含的強(qiáng)大能量傳遞給地球磁場(chǎng)。這也會(huì)導(dǎo)致電離層異常嚴(yán)重干擾短波通信，還會(huì)引發(fā)感生電流干擾破壞供電、通信系統(tǒng)，給人類的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和社會(huì)安全帶來危害。地磁異?？赡苓€會(huì)影響人類的導(dǎo)航系統(tǒng)以及對(duì)地磁敏感、依賴地磁場(chǎng)導(dǎo)航的生物（如會(huì)長(zhǎng)途遷徙的部分鳥類、海洋哺乳類動(dòng)物），導(dǎo)致其迷航甚至沖灘擱淺。

▲太陽高能粒子事件

太陽高能粒子事件對(duì)于航天器危害更大，大量高能粒子對(duì)航天器的電離輻射危害遠(yuǎn)大于太陽耀斑的紫外線、X射線、伽馬射線。其對(duì)生物、電子設(shè)備危害都非常大，在高空飛行的飛機(jī)所受的影響更大。日冕物質(zhì)拋射和太陽粒子事件的主要區(qū)別是日冕物質(zhì)拋射是大量相對(duì)低能量的物質(zhì)，就像洪水；而太陽粒子事件則是體量相對(duì)小得多但能量也強(qiáng)得多的物質(zhì)，像是子彈掃射。太陽風(fēng)暴的帶電粒子還會(huì)影響航天器的電荷平衡，進(jìn)而干擾電子設(shè)備。

在地球上如何防范太陽風(fēng)暴

那如何降低太陽風(fēng)暴帶來的損失呢？對(duì)于通信而言，在太陽風(fēng)暴期間可以暫時(shí)用不受干擾的光纖通信、自由空間光通信等替代依賴電離層反射的短波通信、受航天器電荷失衡干擾的衛(wèi)星通信以及可能會(huì)被感生電流損害的電話網(wǎng)絡(luò)，以避免通信失聯(lián)帶來的損失。供電系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等則要注意預(yù)留足夠冗余以準(zhǔn)備應(yīng)急搶修等，從而降低對(duì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的負(fù)面影響并盡早恢復(fù)生產(chǎn)。

▲無人航天器的防護(hù)

對(duì)于無人航天器，可以通過太陽風(fēng)暴預(yù)測(cè)，將其先加速提升到較高的軌道上或是及時(shí)使用其自身推進(jìn)系統(tǒng)補(bǔ)充額外增加的大氣阻力來降低其所受的影響。對(duì)電子設(shè)備可以注意抗輻射加固，芯片使用更耐用的材料、預(yù)留更多冗余以及添加更好的屏蔽層。在太陽風(fēng)暴來襲前調(diào)整姿態(tài)，盡量把推進(jìn)劑儲(chǔ)箱等對(duì)輻射不敏感的部分朝向太陽，以起到額外屏蔽作用，并調(diào)整光伏電池陣列角度降低投影面、關(guān)閉容易受影響的敏感設(shè)備。

▲載人航天器的防護(hù)

對(duì)于載人航天器，建議停止出艙活動(dòng)，可讓航天員穿上防輻射裝置，躲進(jìn)防護(hù)較好的艙室，同時(shí)拿補(bǔ)給品等物資堆砌構(gòu)建額外的抗輻射掩體，以有效降低所受輻射劑量。對(duì)于未來脫離地磁場(chǎng)保護(hù)的深空載人航天任務(wù)（例如載人火星探索任務(wù)），則應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)上充分考慮電離輻射產(chǎn)生的危害及影響。如果能源供應(yīng)充沛，還可用人工磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)主動(dòng)偏轉(zhuǎn)高能帶電粒子（目前研制中尚未使用）。此外，最好還能預(yù)留可兼做太陽風(fēng)暴輻射掩體的艙室。在任務(wù)規(guī)劃上也要注意避開太陽活動(dòng)高峰期，軌跡也盡量避免接近太陽，以進(jìn)一步降低輻射。

人類對(duì)太陽的探測(cè)

要想降低太陽風(fēng)暴的危害，必須更了解太陽。迄今為止，為人類研究太陽立下汗馬功勞的代表性航天任務(wù)有：1973年發(fā)射天空實(shí)驗(yàn)室空間站，上面巨大的阿波羅太陽望遠(yuǎn)鏡等儀器拍攝和獲取了大量地面無法獲得的太陽細(xì)節(jié)照片和科學(xué)數(shù)據(jù)，極大加深了人類對(duì)太陽活動(dòng)的理解；1990年發(fā)射的尤利西斯號(hào)太陽探測(cè)器，巧妙地利用木星引力協(xié)助，突破黃道面飛躍太陽兩極區(qū)域，以前所未有的角度全方位了解太陽；1995年發(fā)射的太陽和日球?qū)犹煳呐_(tái)（SOHO）太陽觀測(cè)衛(wèi)星，如同哨兵一樣在地球和太陽之間多波段凝視太陽；2018年發(fā)射的帕克號(hào)太陽探測(cè)器，則是人類不畏高溫和強(qiáng)輻射勇敢靠近太陽的壯舉，通過碳-碳復(fù)合材料的防熱盾、姿態(tài)控制、冷卻系統(tǒng)等措施，在近日點(diǎn)抵御1377攝氏度的高溫，其離太陽最近時(shí)只有620萬千米，是人類第一個(gè)飛入日冕的航天器……

我國(guó)也在積極開展對(duì)太陽的探測(cè)任務(wù)，已經(jīng)發(fā)射了羲和號(hào)、夸父號(hào)等太陽觀測(cè)衛(wèi)星。未來，借助新科技，人類航天器有望抵近到離太陽35萬千米的熾熱位置。隨著科學(xué)家們對(duì)太陽研究的不斷深入，人類未來將能更好地抵御太陽風(fēng)暴危害，更高效地利用太陽造福社會(huì)。

（張甫卿摘自維普資訊網(wǎng)）