历代极端太空天气事件
历代极端太空天气事件
谭绮婷
2013年3月
由于预计今年(2013年)为太阳活动周期的高峰年，太空天气备受关注，但究竟太阳的状态对于身处地球的我们来说是什么的一回事？在这《历代极端太空天气事件》系列，我们会回顾过去一些重大的太阳风暴，并重温这些事件怎样影响当时的社会。
第一节
首先介绍一些关于太阳活动的基本知识。太阳本身就像一球沸腾的热浆,核心的热力推动著对流活动。受热至摄氏5000多度的粒子上升到太阳表面，过程中逐渐失去能量继而沉回核心。这些下沉的粒子虽然极其量只会冷却到摄氏3000度左右，但是相对于上升的粒子，温度显然较低，因此它们所汇聚的地方看上去比较暗淡，我们称之为太阳黑子(图一)。
图一: 对流活动与太阳黑子的关系
这些黑子标志着多个对流圈交汇的地方，而当中的带电粒子汇聚起来会产生较大的磁场。当太阳特别活跃，剧烈的对流活动便会令这些磁场线扭曲而需要重新接驳。在其开合的一刹那，原本被困在磁场线上的粒子顿时会被弹出， 释放大量辐射。
1859：卡灵顿事件
1859年的一场太阳风暴令当时的电报系统出现了混乱。当年９月１日，英国天文学家理查卡灵顿从他的望远镜投射出来的影像上观察到太阳黑子群中的一次特大爆炸。
图二: 1859年9月1日太阳黑子绘图。卡灵顿观察到白色闪光从黑子团中的A B点走到C D点然后消失。（图片来源：皇家天文学会月报）
这次太阳耀斑抛出了一团高速的带电粒子，在短短１７小时便到达并干扰著地球的磁场。波动的地磁继而在电报线上产生强大的电流，使巴黎、首都华盛顿等地的电报站出现火花。通讯线路大多因此需要关闭。
由于电子通讯并不像现时这样发达，电报可说是当时唯一的电子通讯系统，所以受影响的范围有限。但那次太阳风暴实为其中一次最强的，毕竟单靠望远镜的投影都可以见到的耀斑必有一定的强度。而事实上，高能量的太阳粒子可以引起连串的化学反应，在地球大气中产生硝酸，并沉淀到地面，保存在冰芯当中。有分析显示卡灵顿事件所对应的冰芯部分，其硝酸含量为500年来最高，表示那次风暴为多个世纪以来最大型的，因此该次太阳风暴事件常被定为属于最严重的情况。若该事件发生在今日，相信对社会的影响会更为严重。
延伸阅读
[1] Carrington,R.C.,Description of a Singular Appearance seen in the Sun on September 1, 1859,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 20, p.13-15.(in English only)
[2] Bell,T.E. and T. Phillips,A Super Solar Flare,Science at NASA website.(in English only)
[3] McCracken, K.G.;Dreschhoff, G.A.M.; Zeller,E.J.; Smart,D.F. and Shea, M. A.,Solar cosmic ray events for the period 1561–1994: Identification in polar ice, 1561–1950, J. of Geophysical Research, Vol 106, Issue A10, p.21585-21598.(in English only)
[1] Carrington,R.C.,Description of a Singular Appearance seen in the Sun on September 1, 1859,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 20, p.13-15.(in English only)
[2] Bell,T.E. and T. Phillips,A Super Solar Flare,Science at NASA website.(in English only)
[3] McCracken, K.G.;Dreschhoff, G.A.M.; Zeller,E.J.; Smart,D.F. and Shea, M. A.,Solar cosmic ray events for the period 1561–1994: Identification in polar ice, 1561–1950, J. of Geophysical Research, Vol 106, Issue A10, p.21585-21598.(in English only)