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地球磁场防护能力正在减弱

发布时间:2019-08-19 21:30:57

地球磁场防护能力正在减弱

摘要: 地球带给人类的不仅是资源,还有强大的磁场形成“护盾”隔离了宇宙带给地球生物的破坏。

地球带给人类的不仅是资源,还有强大的磁场形成“护盾”隔离了宇宙带给地球生物的破坏。但近日,《每日邮报》报道称,由于地球磁极不断移动,地球磁场的防护能力正在减弱。这意味着,地球越来越容易受到太阳风暴的潜在破坏性影响。

鉴于此,法国国际空间大学前校长约瑟夫·佩尔顿呼吁科学家们采取行动,制造巨大磁盾保护地球。

变弱的磁场

2015年11月,美国航空航天局曾提出警告,地球正在趋向磁极转换,地球磁场因而受到扰乱

,这一状态可能会持续长达200年。在这段时间,太阳风暴可能会给人类带来灾难,如因皮肤癌而死亡的人数会聚增、全球范围的通讯中断等。

这一警告并非空穴来风。2013年11月,欧洲航天局就发射了3颗卫星升空,作为“蜂群”任务的一部分,帮助科学家绘制出更好的地球磁场地图,更好了解太空天气(即太阳风暴及其对地球空间环境的效应)对卫星通讯和全球定位系统的影响。2014年7月,在丹麦哥本哈根举行的第三届“蜂群”科学会议上,欧洲航天局报告,这3颗卫星产生的组高分辨率结果显示,地球磁场正变得越来越弱,但变弱水平很低。

科研人员发现,通过蜂群卫星过去6个月获得的测量结果证实地球磁场变弱的总趋势,同时显示西半球磁场减弱为明显。此外,测量值还确认磁场向北朝西伯利亚方向运动的事实。这些变化以源自地核的磁场信号为基础。有数据显示,在过去的150年里,地球的磁场已经减弱了近10%。

可怕的太阳风暴

而当这个包裹着地球,并且向太空绵延约6万公里的地球磁场一旦发生变化会有什么影响呢?科学家们担心的莫过于来自太阳风暴的“攻击”。

北京大学地球与空间科学学院“青年千人计划”研究员田晖在接受《中国科学报》采访时介绍道,太阳风暴包括两类,其一是太阳耀斑,其二则是日冕物质抛射。

太阳耀斑是一种非常剧烈的太阳活动,其释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量。耀斑发生时,太阳上从射电波段直到伽马射线的辐射通量会突然增强。“X射线和紫外线辐射在大耀斑出现时会增加好几个数量级。”田晖解释说。而太阳耀斑所发射的辐射种类繁多,除可见光外,有紫外线、X射线和伽玛射线,有红外线和射电辐射,还会产生冲击波和很高能量的粒子流。

这些喷薄而出的各种辐射以高速奔向地球。“其中的高能量带电粒子,从太阳到地球高层大气层只需要几十分钟到一两个小时,而X射线和紫外线只需要8分多钟就能到达地球。”田晖说道。

大量的辐射搅乱了地球高层大气(电离层),那里气体的电离度急剧增大。众所周知的是,目前地球上的短波通讯信号是通过地面发射到电离层,再从电离层反射到地面的接收设备。太阳耀斑发出的辐射扰乱了电离层后,这种通讯反射势必受到影响。

太阳风暴中的第二种日冕物质抛射则可以直接挤压地球磁场。“太阳物质被抛出后,快的可在18个小时左右到达地球,慢的四五天也能到达地球。这种物质不是中性成分,而是带有磁场的电离物质。它到达地球附近时,会与地球磁场产生相互作用,进而影响地球空间环境,并可以在输电线路和大地之间产生感应电流,严重者会烧毁变压器甚至导致供电系统崩溃。”田晖介绍道。

1989年3月爆发的特大太阳风暴就曾经让美国的GOES-7卫星损失一半太阳能电池,寿命缩短一半,SMM卫星轨道高度急剧下降,导致其轨道寿命缩短提前陨落。

还是这场特大太阳风暴,造成加拿大魁北克省电在不到90秒内全部瘫痪,600万居民停电长达9小时,仅电力损失就达200亿瓦,直接经济损失达5亿美元。美国、日本和瑞典等国还发生了变压器烧毁、电路跳闸中断事件。

空间天气预报应对太阳风暴

佩尔顿在媒体采访时表示,如果科学家们能够制造出巨大的磁盾,就可以免受太阳风暴的威胁。此外,这面磁盾还可以拥有其它功能,比如结合太阳能卫星,将清洁能源送回地球。

虽然国内专家表示对于磁盾的说法并没有的太多了解,但是科学家们正在摸索方法,避免与太阳风暴硬碰硬。田晖告诉,目前通用的方法是空间天气预报,“就像是我们每天看到的天气预报意义类似,空间天气预报预报的是太阳风暴及其对地球空间环境的效应。包括太阳风暴何时爆发,何时到达地球,以及到达时地球高层大气物理参数变化的数值等。”

1994年以来,美国、欧洲和日本一共发射了10余颗卫星时刻“监视着”太阳,我国目前则多采用地面光学和射电望远镜等设备对太阳活动进行监测。以这些观测数据为基础,太阳和空间物理学家们发展了一些空间天气预报模型,根据模型我们可以预报空间天气状况。“如果发现太阳风暴即将袭来,那么我们可以提早提供预警。比如推迟卫星发射时间,将卫星上搭载的仪器设备关闭电源,或者推迟飞行员出舱操作的时间等,都可以有效避免太阳风暴带来的伤害。”

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