solar storm

太陽,在宇宙云云眾恆星當中其實並不起眼,不過他卻是「太陽系」(Solar System) 的大哥,而且自地球有生命以來,太陽對地球來說都極其重要,甚至可以說地球上能孕育生命也得倚賴太陽;但是凡事總有兩面,水能載舟亦能覆舟,太陽能帶給地球生命,同樣也能摧毀地球生命!

美國科學家作出驚人預測:地球在 3 年後,即 2012 年遭遇史上最強的「超級太陽風暴」(Super Solar storm),並引發大災難,短短 90 秒的太陽風暴就足以令全球陷入黑暗時代。由於太陽發出的高能量粒子影響地球磁場,依靠電力較大的歐美災情最為嚴重,估計數以百萬計的人間接因此而死,復原時間長達 10 年。

新一期《新科學家》(New Scientist) 一篇文章開首寫:『2012 年 9 月 22 日午夜時分,紐約「曼哈頓」上空將出現閃爍的彩色光芒,紐約市民很少會看到如此短暫而獨特的類極光現象,這只有在南極才會看到。在短短幾秒內,居民家中的燈泡開始變得昏暗並閃爍著,接著又變得不同尋常的明亮。之後燈泡就完全熄滅了。在 90 秒之內,美國東部一半的地區將陷入停電危機之中。

一年之後,數百萬的美國人將陸續死亡,國家的基礎性設施將瀕於崩潰。世界銀行將宣布美國變成發展中國家,歐洲斯斯堪的納維亞半島 (瑞典、挪威、丹麥、冰島的泛稱)、中國和日本也將出現同樣的災難,這場災難源於一次猛烈的太陽風暴——來自距離地球 1.5 億公里之遙的太陽表面。』

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以上內容聽起來會讓人感到有些荒謬,許多人都會相信地球上不會出現如此悲慘的災難。但可怕的是這並非危言聳聽,今年 1 月份,由美國太空總署 NASA 提供研究資金,「美國國家科學院」(United States National Academy of Sciences, NAS) 發布的一份特別報告中很嚴肅地提出了「未來太陽風暴危機」,聲稱這些災難在太空風暴吹襲時完全有可能發生。

報告中指出,在過去幾十年間,人類社會在發展的同時,也在為毀滅自己埋下了伏筆。現代的生活方式過度依賴各種科學技術,無意間讓我們更多地暴露於一種超級危險之中。由太陽表面噴發出的「等離子體」(Plasma) 可能會毀滅我們的電網,進而造成災難性的後果。「美國國家科學院」特別報告起草人,「科羅拉多大學」(University of Colorado) 太空氣候專家 Daniel Baker 認為,『我們現在距離這種可能性的災難越來越近了。如果人類對將可能發生的太陽風暴準備不足,這種太空風暴就有可能會切斷人類社會的電力供應,手機信號,甚至包括供水系統。』

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太陽表面釋放著大量的「等離子體」——高能量粒子,它們從太陽表面逃逸以太陽風的形式在太空中穿梭。有時太陽風會攜帶著數十億噸的等離子球,如果大量的「等離子球」進入地球磁場,將釀成毀滅性的災難。等離子進入地球大氣層將導致地球磁場結構的快速改變,誘導地面上較長電線的電網產生電流,其結果是導致變壓器的銅線快速加熱並被融化,電流失去控制。1989 年 3 月,加拿大「魁北克省」(Quebec) 就發生了類似的停電事件,600 萬居民在沒有電的狀況下度過了 9 小時。但更糟糕的事情還不僅於此。

報告更指,通常每隔 11 年就會進入一個太陽風暴活躍期,而未來最接近的一次「超強太陽風暴」,最可能在 2012 年春分或秋分前後發生,受影響地區非常廣泛,北美、歐洲、中國等均難幸免。

屆時太陽表面噴出的高能量粒子會影響地球磁場,90 秒鐘內能損毀 300 座變壓站,單是美國便有 130 萬人沒有電力供應,其他國家的電網亦會受破壞,對依靠電力和科技的這一代造成骨牌效應,供水系統停止運轉,食水供應出現問題,火車、地鐵等交通工具停頓,食物、藥物缺乏供應,醫療服務只能依靠後備發電機運作多 3 天,衛星訊號和手機網絡中斷,互聯網癱瘓。估計到翌年底,單在歐洲便會有 10 萬人因饑荒而死。

「康奈爾大學」(Cornell University) 等離子物理學家 Geithner 表示,假如 1859 年的「卡林頓事件」(Carrington Event) 在現今發生,破壞力會比颶風「卡特里娜」(Hurricane Katrina) 大 10 倍。「卡特里娜」造成的社會、經濟損失高達 810 億至 1250 億美元。最新的報告指,太陽風暴在首年造成的損失可高達 2 萬億美元,復原恐怕需時 4 至 10 年。諷刺的是,貧窮地區電力供應本來不足,故受影響較低。「美國科學院」委員會顧問、「加州梅塔科技公司」電力工業分析師 John Kappenman 說:『這與通常我們所想的自然災難截然不同,太陽風暴往往襲擊經濟較發達的地區。』

在歷史上最嚴重的太空天氣事件發生在 1859 年,這就是著名的「卡林頓事件」(Carrington Event),該事件是以英國業餘天文學家 Richard Carrington 的名字命名的,此次是由於太陽黑子造成的,持續了 8 天的惡劣太空天氣。負責研究 1859 年「卡林頓事件」的美國 NASA 行星部負責人 James Green 稱,雖然太陽表面爆發活動被證實非常強大可怕,但是我們至今仍未發現任何比「卡林頓事件」更惡劣糟糕的事件。基於對 2012 年所發生的太陽風暴事件預測,我們仍能倖存下來。但是我們將面臨著兩個問題,首先,是現代的電力網絡,現代的電力網絡都是以更高的電壓覆蓋更廣的地區,雖然這提供了更有效的電網運營方式,但是也變成了最易遭受惡劣太空天氣攻擊的對象。較高功率的電網將變成一個非常有效的天線,引導巨大的直流電通向變壓器。其次,電網系統與我們的生活息息相關,電網系統與供水和污水處理系統、超市物流基礎設施、電站控制系統、金融市場等體係緊密聯繫在一起。如果將以上兩種因素結合在一起,那麼我們將會很清晰地意識到如果「卡林頓太空天氣事件」再次上演的話,將引發世界上前所未有的災難性事件。

但也有專家表達了不同的看法,認為太陽風暴的影響主要集中在外太空,而由於地球磁場和大氣層的阻擋效應,生活在地球上並不會因此受到過於明顯的干擾。專家們表示,當太陽風暴活動活躍時,黑子不斷燃燒、爆炸,期間釋放的大量紫外線會使地球上空的電離層濃度突然增加,吸收掉短波的能量,從而造成對短波無線電信號的干擾。但日常生活中人們使用的手機,包括部份無線電都不通過電離層傳播信號,因此一般的太陽風暴對地球表面的通信影響不會太大。理論上,一般的太陽風暴強度還不至於衝破地球大氣和磁場的保護,對地球上的現存物種構成致命威脅。但對於 2012 年可能出現的「超級太陽風暴」,專家亦擔心可能成為一個例外。


 

太陽風暴災難可能需要 4-10 年時間恢復

依據「美國科學院」的這份特殊報告,嚴重的太空天氣將在美國境內誘導產生地面電流,從而在 90 秒內摧毀美國 300 個關鍵的變壓器,切斷了至少 1.3 億居民的電力系統。出現的第一個困難就是飲用水問題,那些生活在高層建築的居民,飲用水很難泵吸抵達,不久便會很快中斷飲用水來源。由於停電也不會從水庫中泵吸水。目前的狀況並不僅僅是電力系統運輸中斷,同時沒有鐵路運輸,地鐵運輸也停止;日常的生活用品也會消耗得很快,超市貨架上的物品會很快銷售一空,送遞貨物的卡車僅能在燃油未耗完前駕駛,當燃油使用完之後司機們也束手無策,加油站在沒有電力的情況下無法從地下儲油罐中抽吸燃油;對於醫院而言,失去電力和飲用水,衛生保健和醫療搶救則無法進行。

真實可怕的事情是數個月狀況沒有得到改進,或許會持續幾年時間,融化的變壓器無法修復,只能更換。Kappenman 說:『可能找到幾個備用的變壓器並不難,但是安裝一個新變壓器需要訓練有素的工作人員安裝一個星期時間或更長,然而一個大型電力基礎設施之前可能只配備了一至兩名工作人員負責日常維護。』

即使某些系統恢復了動力,但卻沒有保證能夠此後不再出現故障。差不多所有的天然氣和燃料管道的修復需要電力支持。燃煤發電站通常會存儲供 30 天發電的煤量,但是沒有其他的運輸系統帶來更多的煤,那麼在第二個月該發電站將不再發電。

事實上,情況會更加糟糕。「卡特里娜」颶風所帶來的社會和經濟損失可達到 810-1250 億美元。依據「美國科學院」研究報告,假設出現一次「嚴重的地磁暴事件」,很可能會導致高達 2 萬億美元的損失。並且這僅是災難出現第一年所出現的經濟損失,如果要從災難中恢復需要 4-10 年時間,令人置疑的是如果面對這樣的災難,美國是否仍能復蘇過來。

「歐洲太空總署」(European Space Agency, ESA) 太空天氣研究小組主席 Mike Hapgood 說:「我並不認為這份特殊報告是散佈謠言,科學家對於自然事件現象的研究分析還是比較客觀的,他們的分析是經過認真思考的。這是一份公正的科學分析報告,值得人們引起高度重視。」

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人類並未做好應對災難準備

面對可能產生的嚴重災難,美國乃至整個人類並未就應對下一輪太陽風暴做好足夠充分的準備。Baker 表示,由於出現大型太陽風暴的可能性微乎其微,『全社會根本沒將其考慮在內,而只是關心眼前的事物。』對地球上的天氣來說,氣象專家可以連續數日跟蹤某一風暴,並據此向當地居民發出足夠的警示,而太陽風暴或太空氣候卻完全不同。Baker 說,我們目前還無法提前準確地預測太陽風暴的時間和強度,我和同事們所能預知的只是一旦大型太陽風暴來襲,我們根本無力應對。

與人類早期預報地球上災難性颶風類似,人類目前主要依靠對「太陽黑子」(Sunspot) 週期的預報,來監測太陽風暴的強度以及可能對地球產生的影響。「太陽黑子」週期是指每 11 年內的「太陽黑子」數量增加和減少的過程。週期從「太陽黑子」活動最低潮時算起。在活躍時期,「太陽黑子」的數量增多,產生更多的太陽風暴。太陽風暴出現時,太陽釋放出大量帶電粒子所形成的高速粒子流以及等離子體流,對地球磁層,電離層以及中性大氣的狀態造成影響。鑒於太陽風暴的危害,一個多世紀以來,人們一直在監測「太陽黑子」的活動。

美國全國大氣研究中心的科學家根據太陽表面下發生的現象及以往獲得的「太陽黑子」週期數據,研發了新的太陽動力學模型。藉助於新模型,天文學家可以提供有關「太陽黑子」活動的早期預報。他們希望早期預報可以幫助電力公司,衛星操控者和其他方面提前幾天甚至幾年做好應對「太陽黑子」活動的準備。據瞭解,這種新模型的準確率可以達到 98%。「美國國家科學基金會」上層大氣研究部的理查德-班恩科說,如果可以提前預測太陽風暴活動的話,人們就能更好地應對諸如通信中斷,衛星失靈,電力中斷以及宇航員受到威脅等問題,儘量將太陽風暴破壞程度到最低。

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