地球 史上最強的太陽風暴！2023-2025年太陽風暴會逐漸達到峰值！

大家好 我是斯文 2023年1月4號的時候 地球到達了近日點 此時的地球距離太陽1.471公里 已經不到一個天文單位了 不巧的是 就在這時候 太陽表面爆發出了大量帶電粒子流 我們叫它太陽風 這股帶電粒子流迅速的飛向了地球 在1月9號的時候 撞擊了地球 引發了強烈的太陽風暴 導致南半球部分地區的無線電同學 出現了中斷和停電的現象 而且這還沒完 這只是開始 科學家預測 從2023年到2025年之間 太陽風暴會逐漸達到峯值 太陽風暴其實挺頻繁的 經常會造成地球上的信號中斷 停電 甚至是火災 那太陽風暴爲什麼會引發這些現象呢 爲什麼它一來 我們的手機信號就會不好 甚至有些地方還會停電呢 這裏的原因 我得從極光給大家說起 極光這個詞是伽利略在1619年創造的 第一個單詞 來自羅馬神話中的黎明女神奧羅拉 代表太陽光 第二個單詞 來自希臘神話中的北風之神波雷亞斯 代表風 其實這兩個單詞組合在一起 就是陽光風的意思 當時伽利略第一次看到極光的時候 太亮了 以至於讓伽利略以爲 哎 天亮了嗎 所以伽利略當時猜測 極光可能是大氣層反射陽光形成的 1859年9月1號 人類歷史上發生了一次 這天早上 英國的一個天文愛好者 叫理查德·卡林頓 他跟往常一樣 用望遠鏡觀察太陽黑子 突然間他發現 太陽北側的一個大黑子群莊 出現了兩塊非常明亮的白光 這就是卡林頓當時畫的太陽黑子 A和B就是他當時看到的兩塊白光 他之前從來沒見過這種現象 他以爲是隕石砸到太陽上了 但是僅僅過了一分鐘左右 這兩塊白光就消失了 我們現在來看 卡林頓當時看到的這兩塊白光 其實就是太陽耀斑 在他觀測到太陽耀斑之後的幾分鐘內 英國的格力尼治天文臺 就測量到了地磁場強度的劇烈變動 然後大約在17個半小時以後 地磁儀的指針 因爲超強的地磁強度 都跳出刻度範圍了 而且與此同時 各地電報局的電報機的操作員 都報告說 他們的機器在閃火化 甚至電線都被融化了 而且就在這天夜裏 極光照亮了整個天空 我們知道極光一般只出現在高維度地區 但這次事件裏 很多低維度地區的人 甚至赤道附近都出現了極光 可見這次的太陽風暴有多強 那麼這一系列的事件串聯到一起 在歷史上也叫做卡林頓事件 如果從卡林頓的觀測結果去看的話 很明顯 當時他看到的那兩塊白光 很可能就是導致這一系列事件的原因 太陽釋放出的巨大能量 干擾了地球上的通信 不過這個說法對於當時的天文學家來說 不太能接受 因爲從他看到白光到第四強度發生劇烈變化 這中間隔了17個半小時 太陽跟地球之間的距離是1.51公里 這說明不知道有什麼東西 從太陽那邊 以每小時超過850萬公里的速度飛向地球 差不多就是每秒大約2360公里 這在當時根本無法想象 什麼東西能達到這麼快的速度 所以當時的天文學家覺得 這次的事跟卡林頓看到的東西可能是巧合 所以在這之後很長一段時間裏 人們都沒覺得太陽的活動會對地球產生影響 直到1892年7月 當時美國的天體物理學家喬治·海爾 利用日光光譜儀 首次拍到了清晰的太陽白光 也就是我們現在說的太陽腰板 他這個發現就說明 卡林頓之前看到的白光 並不是隕石砸到了太陽 而是太陽自身的一種活動 而且他還發現 只要太陽黑子一出現 那麼在他周圍的磁場強度就會變得非常強 太陽黑子我們之前說過 是太陽表面上比較暗的一些區域 這些區域的溫度比周圍要低 但是磁場強度比周圍的區域要高出數千倍 但是就算知道了這些 喬治·海爾還是沒有辦法解釋 太陽黑子和太陽腰板是怎麼影響地球的呢 它們跟極光有什麼關係呢 其實那個時候很少會有人專門去研究極光 因爲它屬於一種很冷門的方向 更多的時候是大家偶爾聊到這兒了 纔會說上兩句 哎 你看天上這極光是怎麼來的呢 也就僅此而已 而且大家想想 極光一般出現在那 北極圈附近 別說當年了 就是現在想去一趟都不容易 所以當年即使有人想研究極光 都會有一種心有餘而力不足的感覺 但是我不止一次說過 永遠不要低估人類的好奇心 有個人做到了 就是挪威的科學家克里斯蒂安·伯克蘭 他從小就很喜歡看極光 長大以後爲了研究極光 在1899年的時候 伯克蘭組織了一夥人 去到了北極圈 剛到北極圈沒幾天 有兩個隊員就因爲雪崩死掉了 不過幸運的是 他們還是等到了一次極光 伯克蘭發現 極光好像跟地球磁場有關係 因爲它一出現 指南針就會受到干擾 爲了驗證這個猜想 他製造了一個實驗裝置 大家看這張圖片 伯克蘭用玻璃做了一個長方體箱子 箱子裏面有一個用磁鐵做的小球 這個小球就是模擬地球用的 然後整個箱子裏面要抽成真空 再利用陰極射線管 向裏面這個地球模型發射一束電子 這樣就可以看到小球的周圍 出現了環形的光環 就跟極光沒什麼兩樣 而在伯克蘭看來 這束電子 就相當於太陽射出的一束粒子流 而小球周圍的光 就相當於地球上空出現的極光 所以通過這個實驗 伯克蘭得出了結論 太陽會時不時的拋射出 大量帶電粒子流 這些帶電粒子到達地球的時候 地球的磁場會引導這些帶電粒子 沿着磁力線的方向向兩極移動 因爲地球的磁場強度在兩極最強 所以帶電粒子 最容易集中在北極和南極附近 然後這些帶電粒子 在地球大氣層的高層 跟氧原子和氮分子碰撞 並且釋放出光子 就形成了我們看到的極光 而且他還說 卡林頓事件的原因 其實跟日常極光產生的原理一樣的 只是卡林頓事件的太陽要彎強度 遠超常規 以至於地球上的通信都受影響了 我們現在來看 伯克蘭說的這個結論完全正確 可是當時的學界並不認可 尤其是當時英國的一個 非常權威的物理學家 叫威廉·湯姆森 他很早就說過 極光跟地球磁場沒有關係 而伯克蘭當時只是個普通人 大家自然更相信權威 眼看着自己花了多年時間和金錢 得到的研究成果不被大家接受 伯克蘭受到了很大打擊 後來整個人的精神狀態都不穩定了 需要長期依靠藥物來維持 1917年夏天 伯克蘭自殺了 死在了日本的酒店裏 他原本是計劃在東京只待十天 後來他跟朋友說 他寧願永遠留在日本 也不願再回去寒冷黑暗的挪威 可見他當時有多麼的行爲冷 1956年 德國的天文學家路德維希·比爾曼 在觀測彗星的時候注意到了一件事 就是不管彗星是靠近太陽還是遠離太陽 彗星的尾巴永遠是朝着跟太陽相反的方向 這個現象在結合伯克蘭之前的理論 就讓比爾曼產生了一個非常堅定的想法 他認爲除了光和熱之外 太陽一定還在發射某種輻射 這種輻射物質會把彗星的尾巴 吹到跟太陽相反的方向去 那爲了推廣自己的這個猜測 他帶着論文找到了一個人 叫約翰·辛普森 約翰·辛普森是芝加哥大學天體物理實驗室的創始人 在當時算是比較權威的人物了 比爾曼覺得 如果自己的這個猜想能夠得到辛普森的支持 肯定就更容易被大衆接受 但是辛普森看了論文之後的反應就四個字 非常冷淡 他覺得比爾曼的思路完全泡遍了 也不想跟他多費口舌 所以他找了一個年輕人來跟比爾曼交流 這個年輕人叫尤金·帕克 看過之前視頻的朋友應該還記得 尤金·帕克是個非常厲害的天文學家 太陽風這個概念就是他提出來的 而且2017年的時候 NASA還用他的名字命名了帕克太陽探測器 不過當時是1956年 帕克剛剛拿到博士學位 還只是個初入天文學界的年輕人 辛普森讓他去把比爾曼論文裏的錯誤全都挑出來 讓他趕緊走就完了 那領導給的任務帕克自然是很認真對待 經過了幾個月的計算和模擬 他得到的結果跟比爾曼的論文完全一致 太陽就是會向外發射粒子 帕克認爲太陽風是從太陽的外層打起 也就是日冕釋放出來的高速帶電粒子流 日冕的溫度極高 可以達到數百萬攝氏度 比太陽表面光球層的溫度要高很多 在這種極高的溫度下 日冕中的這些帶電粒子就獲得了足夠的動能 可以克服太陽的引力 逃離到太空中形成太陽風 當帕克把這段時間的研究成果說給辛普森聽之後 大家想想辛普森能接受嗎 肯定不能 我派你是去找比爾曼的問題 結果你倒好 跟他成一夥的了 所以辛普森就質問帕克 他說你真的打算把這個結論發表出去嗎 帕克的回答也很堅定 他說我一定要發表 看着帕克這麼堅定 辛普森最後說了一句 如果你一定要發表 千萬別把我的名字寫上去 就這樣帕克跟辛普森幾乎鬧翻了 後來帕克帶着自己的論文找了很多家學術期刊 但是沒有一家願意發表他的論文 就在他覺得走投無路的時候 他遇到了一個人 就是錢德拉塞卡 當時的錢德拉塞卡是天體物理學雜誌的主編 他看完帕克的論文之後 也覺得太陽風的觀點有點太新穎了 但是他在帕克身上彷彿看到了年輕時候的自己 我們之前也說過 錢德拉塞卡年輕的時候通過計算發現 恆星能量耗盡後 剩餘內核的質量如果超過太陽質量的1.44倍 最後就會形成黑洞 這個1.44倍就是錢德拉塞卡極限 當時錢德拉塞卡提出這個理論之後 也是遭到了非常多的抨擊和質疑 以至於他後來都放棄對黑洞的研究了 他不想當年發生在自己身上的那些事 再發生在帕克身上 所以他決定給帕克一次機會 1958年在錢德拉塞卡的幫助下 帕克的論文終於發表了 毫不意外的是根本沒什麼人關注 即使有人看過他的論文之後也會說 連小孩子都知道 太陽是個靜止的球體 怎麼會有你說的太陽風呢 不過很快 這些嘲諷他的人就被打臉了 當時正是美國和蘇聯在進行太空競賽 1962年8月27號 水手二號發射了 水手二號在飛向金星的路上 探測到了大量來自太陽的高速帶電粒子流 所以帕克的太陽風理論也就得到了證實 既然太陽風對我們影響這麼大 那我們就必須想辦法去了解它 但是想要了解它就必須要靠近太陽 但是大家想想 地球上有什麼材料能夠扛住太陽的高溫嗎 哎 還真有 以帕克太陽探測器爲例 它的隔熱罩外表面塗了一種白色的陶瓷塗層 這種塗層裏還有氧化鋁 氧化鋁的熔點高達2072攝氏度 而且這種白色的塗層 還可以反射大量太陽輻射出來的熱量 這就讓整個探測器可以承受1740度左右的高溫 有人可能會有疑問了 那1740度也不夠啊 太陽日冷的溫度可是上百萬攝氏度 探測器這樣靠近的話肯定會被烤化了 這個問題大家換個思路 假設你現在把你家的烤箱加熱到200攝氏度左右 然後我們打開它把手伸進去 再快速抽回來 你會覺得很燙嗎 不會吧 但是如果是一盆燒開的開水呢 你把手放進去肯定受不了 這是爲什麼呢 就是因爲熱傳遞的介質不一樣 烤箱裏熱傳遞的介質是空氣 空氣的密度比水可小多了 傳遞的熱量也要比水低很多 所以科學家在設計太陽探測器的時候 同樣是利用了這個原理 日冷的溫度確實很高 但是它的高溫粒子在太空裏的密度相當的低 所以只要讓探測器保持高速飛行 那它面向太陽的隔熱罩只會被加熱到大約1440度左右 所以這個陶瓷圖層完全可以扛住這個溫度 而隔熱罩裏面呢 最關鍵的防護部件是一個大約11.4釐米厚的碳複合材料熱爐 是兩層碳複合材料中間夾了一個碳泡沫芯構成的 所以即使日冷的溫度有上百萬攝氏度 探測器裏面的這些精密一切也能保持接近室溫的狀態 2017年 已經90歲的尤金帕克爾接到了一個電話 是太陽探測器項目組的人 他們想用他的名字來命名太陽探測器 帕克爾當然是很開心的答應了 所以就有了帕克爾太陽探測器 這也是第一個用活着的科學家命名了探測器 2017年10月3號帕克爾來到了NASA 參觀了帕克爾太陽探測器 也就有了這張帕克爾遇見帕克爾的圖片 2018年8月12號 91歲的帕克爾來到了發射現場 目送帕克爾向着太陽飛去 這是目前人類製造的速度最快的物體 它在2021年的時候速度就達到了每秒約163公里 比旅行者一號快多了 預計它會在明年也就是2025年最接近太陽 那時候它的速度將達到每小時69萬公里 以這個速度從華盛頓到北京一分鐘就飛到了 2021年12月 帕克爾太陽探測器成功飛越了日面 它也成爲了人類歷史上 第一個真正意義上近距離探索太陽的探測器 它的任務是到2025年6月結束 計劃是穿越日面24次 那截止到2024年10月份 帕克太陽探測器已經完成了21次日面船運 下一次將在2024年年底完成 2022年3月15號 尤金帕克爾去世了 但是帕克太陽探測器還在繼續向着太陽前進 它的每一次接近太陽 都是對帕克勇敢追求真理精神的致敬 願它的科學精神在人類未來的探索中永恆不息