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內(nèi)容摘要：日冕物質(zhì)拋射從太陽向地球噴出的插圖圖片來源：uux.cn/蓋蒂圖片社）神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)生活科學(xué)網(wǎng)站Charles Q.Choi）：1859年，英國(guó)天文學(xué)家理查德·卡靈頓在太陽表面看到了一

日冕物質(zhì)拋射從太陽向地球噴出的插圖（圖片來源：uux.cn/蓋蒂圖片社）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)生活科學(xué)網(wǎng)站（Charles Q.Choi）：1859年，英國(guó)天文學(xué)家理查德·卡靈頓在太陽表面看到了一道白光。大的頓事這就是太陽天科學(xué)家們現(xiàn)在所說的卡靈頓事件，它是風(fēng)暴有記錄以來最大的太陽風(fēng)暴。它與非同尋常的卡靈極光——北極光和南光——有關(guān)，這些極光在兩極和赤道附近的史最生今天空中隨處可見，從加拿大到澳大利亞隨處可見。大的頓事巨大的太陽天太陽爆發(fā)也造成了從巴黎到波士頓的電力中斷。
雖然卡靈頓事件看起來像是風(fēng)暴歷史，但在人類更加依賴電力的卡靈情況下，如果像卡靈頓事件這樣強(qiáng)大甚至比卡靈頓事件更強(qiáng)大的史最生今事件今天襲擊地球，會(huì)發(fā)生什么，大的頓事人們對(duì)此有很多擔(dān)憂。太陽天
1859年卡靈頓事件
1859年9月2日星期四上午11點(diǎn)18分左右，風(fēng)暴在倫敦郊外的卡靈雷德希爾鎮(zhèn)，卡靈頓正在調(diào)查太陽上的一組被稱為太陽黑子的黑點(diǎn)，他發(fā)現(xiàn)了他后來所說的“持續(xù)約五分鐘的奇異光爆發(fā)”
根據(jù)《空間研究進(jìn)展》雜志2016年的一項(xiàng)研究，這是有史以來第一次看到和報(bào)道的太陽耀斑。
倫敦邱天文臺(tái)的磁傳感器在當(dāng)年8月28日至9月7日期間，特別是在8月28和9月2日，探測(cè)到了地球上異常的磁擾動(dòng)。2016年的研究指出，這與過去160年來可能最強(qiáng)烈的極光相吻合。
1859年9月6日，《倫敦時(shí)報(bào)》報(bào)道稱：“明亮的波浪接連快速卷起，一直卷到頂峰，有些光芒足以在地面上投下可察覺的陰影。”。
1859年《西部周報(bào)》的一篇報(bào)道稱，這些五顏六色的展品非常明亮，密蘇里州的人們可以在午夜后通過大氣中的光線閱讀。據(jù)美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）稱，當(dāng)?shù)貢r(shí)間凌晨1點(diǎn)，落基山脈的金礦工人醒來后，以為太陽是在多云的早晨升起的，于是就煮了咖啡、培根和雞蛋。

以下是紅色極光的樣子。（圖片來源：插圖：uux.cn/Space.com；Aurora：Nora Carol/Getty）
北極光和南光通常出現(xiàn)在地球的兩極附近。然而，2016年的研究指出，在卡靈頓事件期間，人們?cè)跓釒У貐^(qū)目睹了極光，包括古巴、牙買加和巴拿馬。
極光也出現(xiàn)在南半球。例如，根據(jù)《莫爾頓灣信使報(bào)》1859年9月7日的一篇報(bào)道，2016年的研究指出，在澳大利亞的莫爾頓灣，“我們的大多數(shù)讀者上周看到了三個(gè)晚上，從日落后開始，用一種華麗的紅色照亮了天空，那就是南方極光”。
與此同時(shí)，據(jù)《華盛頓星報(bào)》1859年報(bào)道，電報(bào)線路經(jīng)歷了“最令人震驚和奇異的電氣現(xiàn)象之一”，當(dāng)時(shí)“空氣中的過量電力”使電報(bào)機(jī)能夠在沒有電池的情況下從紐約向匹茲堡發(fā)送信息。
1859年9月24日，《倫敦畫報(bào)》（the Illustrated London News）的一篇報(bào)道稱，巴黎的電報(bào)機(jī)冒出火花。據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》（the New York Times）9月5日?qǐng)?bào)道，華盛頓特區(qū)的電報(bào)員弗雷德里克·羅伊斯（Frederick Royce）報(bào)告稱，他收到了“一次非常嚴(yán)重的電擊，讓我瞬間震驚”。“一位老人坐在我對(duì)面，離我?guī)子⒊哌h(yuǎn)，他說他看到一團(tuán)火從我的額頭上跳了下來。”
根據(jù)2016年的研究，總而言之，卡靈頓事件影響了美國(guó)近一半的電報(bào)站。
卡靈頓事件的起因是什么？
據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局稱，太陽耀斑是太陽系中最大的爆炸事件，是與太陽黑子相關(guān)的等離子體和輻射的強(qiáng)烈爆發(fā)。蘇格蘭格拉斯哥大學(xué)的太陽物理學(xué)家休·哈德森在2021年發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)年度評(píng)論》雜志上的一項(xiàng)研究中寫道，當(dāng)我們恒星上積累的磁能突然釋放時(shí)，太陽就會(huì)釋放太陽耀斑。
太陽耀斑通常伴隨著太陽物質(zhì)的巨大氣泡的釋放，稱為日冕物質(zhì)拋射（CME）。美國(guó)國(guó)家航空航天局指出，這些噴發(fā)可能含有數(shù)十億噸的等離子體——帶電粒子云——可以以每小時(shí)數(shù)百萬英里的速度噴出。
哈德遜2021年的研究估計(jì)，卡靈頓耀斑的輻射可能攜帶約4 X 10^32 ergs的能量，約相當(dāng)于100億枚100萬噸核彈。他還估計(jì)，該事件的日冕物質(zhì)拋射可能攜帶約3 X 10^32 ergs的動(dòng)能。
哈德森在他的研究中指出，卡靈頓事件在地球上引發(fā)了地磁風(fēng)暴。
這次爆炸很可能噴出了一股日冕物質(zhì)拋射，以高速的超高溫等離子體云的陣風(fēng)摧毀了我們的星球，等離子體云中嵌入了強(qiáng)烈的磁場(chǎng)。當(dāng)這種爆發(fā)沖擊到地球的磁層（地球周圍的一個(gè)外殼，容納著被地球磁場(chǎng)捕獲的等離子體）時(shí)，這種等離子體可以沿著地球的磁力線流動(dòng)，并沖擊到地球大氣層中的分子中，從而產(chǎn)生極光。

1991年5月，發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)（STS-39）在最后一次地磁最大值的峰值拍攝的這張澳大利亞極光照片中，紅色和綠色占主導(dǎo)地位。在太陽活動(dòng)高峰期，會(huì)有更多的地磁暴，這會(huì)增加地球上和宇航員從軌道上觀察到的極光活動(dòng)。（圖片來源：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局）
據(jù)美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局稱，太陽耀斑也會(huì)在磁層引發(fā)強(qiáng)烈的電流。這些電流反過來可能會(huì)在地球上的地面上產(chǎn)生磁干擾，從而在長(zhǎng)距離的導(dǎo)電材料中產(chǎn)生電流，如電力線、電信電纜和管道。
地磁風(fēng)暴有可能對(duì)地球造成嚴(yán)重破壞。據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局稱，1989年，一場(chǎng)地磁風(fēng)暴在90秒內(nèi)使整個(gè)加拿大魁北克省停電，600萬客戶在黑暗中度過了9個(gè)小時(shí)。它還損壞了遠(yuǎn)在新澤西州的變壓器，包括一座核電站的變壓器，并幾乎摧毀了從東海岸到太平洋西北部的美國(guó)電網(wǎng)。
美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局指出，地磁風(fēng)暴還可以通過改變無線電信號(hào)的路徑來扭曲大氣層，從而擾亂無線電通信和全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航。例如，根據(jù)美國(guó)國(guó)土安全部2011年的一項(xiàng)研究，2003年的萬圣節(jié)風(fēng)暴使美國(guó)聯(lián)邦航空管理局在大約30個(gè)小時(shí)內(nèi)無法提供GPS導(dǎo)航指導(dǎo)。
NOAA表示，太陽等離子體還可以加熱地球的上層大氣，使其膨脹，并可能拖累近地軌道上的衛(wèi)星。
今天卡靈頓的活動(dòng)會(huì)做什么？
與卡靈頓事件發(fā)生時(shí)相比，世界對(duì)電力的依賴程度要高得多。如果一個(gè)指向地球的類似強(qiáng)大的太陽耀斑——而不是遠(yuǎn)離我們的星球，在那里它不會(huì)對(duì)我們的世界產(chǎn)生任何直接后果——現(xiàn)在爆炸，它可能會(huì)造成前所未有的破壞。
例如，英國(guó)保險(xiǎn)巨頭倫敦勞埃德保險(xiǎn)公司2013年的一項(xiàng)研究估計(jì)，僅卡靈頓級(jí)別的事件導(dǎo)致的停電就可能導(dǎo)致北美電力行業(yè)高達(dá)2.6萬億美元的收入損失。該研究還發(fā)現(xiàn)，可能會(huì)發(fā)生長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的全球停電，因?yàn)檫@樣的事件可能會(huì)同時(shí)損壞多個(gè)難以更換的超高壓變壓器。這反過來可能會(huì)對(duì)金融市場(chǎng)、銀行、電信、商業(yè)交易、急救和醫(yī)院服務(wù)、供水、燃料和食品運(yùn)輸造成重大干擾。
同樣，《太空天氣》雜志2017年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在影響66%美國(guó)人口的最極端停電情況下，每天的國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)損失可能總計(jì)415億美元，再加上國(guó)際供應(yīng)鏈中斷造成的70億美元額外損失。相比之下，如果它只影響到占美國(guó)人口8%的極北部各州，每天的經(jīng)濟(jì)損失可能達(dá)到62億美元，再加上8億美元的國(guó)際供應(yīng)鏈損失。（該研究使用2011年的美元計(jì)算。）
然而，盡管卡靈頓事件很有影響力，“從那時(shí)起，我們就看到了類似的事件，”哈德森在一封電子郵件中告訴《現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)》。例如，2003年的兩次所謂萬圣節(jié)太陽耀斑可能各自發(fā)射的輻射能量與卡靈頓事件相當(dāng)。

今天的卡靈頓級(jí)別的賽事可能會(huì)導(dǎo)致全球停電，這種情況可能會(huì)持續(xù)數(shù)年。（圖片來源：uux.cn/Imgorthand通過蓋蒂圖片社）
因此，哈德森認(rèn)為，像卡靈頓事件這樣的太陽耀斑可能不會(huì)像一些人擔(dān)心的那樣對(duì)人類構(gòu)成巨大威脅。盡管如此，今天針對(duì)地球的卡靈頓事件“將產(chǎn)生重大影響，主要是對(duì)人類在太空中的活動(dòng)。”哈德森說：“我們對(duì)此類事件沒有太多實(shí)踐，因?yàn)樘召Y產(chǎn)還沒有暴露在如此規(guī)模的事件中。”事實(shí)上，阿波羅宇航員在太陽活動(dòng)中進(jìn)行了月球旅行——“規(guī)模較小，但對(duì)太空中未受保護(hù)的人類來說仍然非常危險(xiǎn)，”哈德森指出。
此外，有證據(jù)表明，太陽可能有能力釋放出比卡靈頓事件10倍或更多的能量。例如，在《天體物理雜志》2021年的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們使用美國(guó)國(guó)家航空航天局現(xiàn)已退役的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，在四年的時(shí)間里，15顆類太陽恒星釋放了26顆超級(jí)巨星，其沖擊力是卡靈頓事件的100倍。《天體物理雜志》2020年的一項(xiàng)研究在美國(guó)國(guó)家航空航天局正在進(jìn)行的TESS任務(wù)的第一年發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。
此外，分析樹木年輪的科學(xué)家從太陽爆炸中發(fā)現(xiàn)了放射性碳-14原子的證據(jù)，這些原子核中的中子比普通碳原子多兩個(gè)。哈德森說，公元前660年、公元774年和公元994年出現(xiàn)的碳-14峰值可能來自比卡靈頓事件強(qiáng)得多的超級(jí)巨星。
哈德森在電子郵件中說：“值得注意的是，即使是卡靈頓事件，或者相當(dāng)大的正常事件，也無法通過碳-14技術(shù)檢測(cè)到。”。“所以這些古老的記錄是不祥的。”
下一場(chǎng)卡靈頓事件什么時(shí)候發(fā)生？
2024年2月29日發(fā)表在《太空天氣》雜志上的一項(xiàng)研究通過查看1859年磁場(chǎng)記錄的數(shù)字化副本來估計(jì)卡靈頓事件的強(qiáng)度。根據(jù)讀數(shù)，研究人員得出結(jié)論，卡靈頓級(jí)事件可能每100至1000年發(fā)生一次。然而，在不知道這一事件的確切威力的情況下，科學(xué)家們只能對(duì)此類太陽爆發(fā)的常見程度進(jìn)行有根據(jù)的猜測(cè)。
《2021天體物理雜志》分析開普勒數(shù)據(jù)的研究表明，大約每3000年可能發(fā)生一次能量比卡靈頓事件高10倍的超級(jí)巨星，大約每6000年可能發(fā)生100倍的超級(jí)新星。哈德森說，盡管如此，我們的太陽，特別是釋放類似卡靈頓或更強(qiáng)大的耀斑的速度“還不太清楚”。
他指出，當(dāng)談到可以釋放樹木年輪中碳-14原子主要峰值的太陽爆炸時(shí)，科學(xué)家們現(xiàn)在知道至少有六個(gè)“散布在全新世，一萬年的時(shí)間尺度上”。然而，“我們不知道這些與卡靈頓等正常的太陽噴發(fā)事件有何聯(lián)系，在我們了解之前，恐怕所有的賭注都會(huì)落空。”