對人體可有影響?

對人體可有影響?

最近,太陽系的“太空天氣”情況很糟糕,太陽活動持續活躍,在不到一個星期的時間內,兩個太陽黑子爆發了3次X 級太陽耀斑。

據報道,1月5日一個極度活躍的太陽黑子——AR3184爆發了一次X1。2級的太陽耀斑,到了1月9日,這個太陽黑子再次爆發了一次X1。9級太陽耀斑。

好訊息是,這個太陽黑子並沒有面向地球,所以地球受到日冕物質拋射(CME)影響的機率很低,除了區域性一些地區出現了無線電中斷之外,這兩次X級太陽耀斑爆發對地球的影響都不算很大。

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但壞訊息是,這個太陽黑子將在未來幾天內轉向地球,而且它繼續爆發X級別耀斑的可能性很高。

就在AR3184即將面向地球之際,另外一個新出現的太陽黑子——AR3186再次爆發X1。09級耀斑,而這個太陽黑子面向地球。

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10日太陽耀斑導致南太平洋無線電中斷,圖源:NOAA/SWPC

所以,這次爆發產生的電離輻射瞬間(大約8分鐘)引發了整個南太平洋的無線電中斷。

不過,好訊息是,這次X級耀斑爆發暫時還沒有觀察到伴隨有日冕物質拋射,所以很可能也不會有進一步影響了。

太陽X級耀斑的爆發頻率差不多是每年10次左右

,像現在這樣不到一個星期的時間內被記錄到3次是非常罕見,外媒調侃這是“

太陽耀斑帽子戲法

”。

而且,隨著太陽東翼大型活躍區域轉向地球,接下去地球接受強大太陽耀斑襲擊的可能性還會很高。

那麼問題就來了,為什麼太陽會在近期突然這麼頻繁地爆發太陽耀斑,對於生活在地球的我們而言,強大的太陽耀斑會影響我們的身體嗎?

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圖:2013年一次X5。7級太陽耀斑

什麼是太陽耀斑?

太陽表面是一個磁場混雜的地方,而磁場是由帶電氣體產生的電流而產生的——電流在太陽內部充當磁發電機。

由於產生磁場的帶電氣體的湍流性質,這些磁場會扭曲、糾纏和重新組織,太陽耀斑就是在這種不穩定的磁場行為下爆發的。

其本質是在短時間內釋放大量的電磁輻射

——包括無線電波、微波、x射線、伽馬射線和可見光的波長範圍。

所以,太陽耀斑實際上就是太陽表面出現的特別明亮的區域,這個可以持續幾分鐘到幾小時不等。

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另外,太陽耀斑往往起源於太陽表面包含太陽黑子的區域——太陽表面較暗、較冷的部分,因為這些區域的磁場特別強。

至於太陽耀斑的等級,

科學家是根據接收到X射線的強度來劃分

,總共有五個等級,用A、B、C、M、X來表示,每個級別的能量輸出是它前面級別的10倍。

其中,

X級耀斑是最強的太陽耀斑級別

,然後是比X級耀斑小10倍的M級耀斑,然後是C級、B級,最後是A級耀斑,ABC級是最常見的,但它們較弱不會對地球產生重大影響,而M和X級較強,而且可能伴隨日冕物質拋射,對地球影響重大。

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9日太陽耀斑起源的太陽黑子,圖:NOAA/SWPC

每個字母級別又從1到9的更精細的等級給出更高精度評估,比如我們前面提到的三次耀斑雖然都是X級別,但是三個都是X1級別,是X級中最弱的。

為什麼最近太陽耀斑這麼多?

雖然太陽耀斑帽子戲法很不尋常,但也算是在情理之中。

就像地球一年有四季變化一樣,太陽也有自己的“天氣週期”——會有周期性活躍程度變化,從現有的觀測資料來看,這個週期是11年左右。

我們

目前正處在科學家預測的第25個太陽活動週期的活躍階段

,這個活躍階段很可能會在2025年達到峰值。

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圖:2000年記錄到的日冕物質拋射

太陽比較活躍,其表現主要就是四個情況,除了太陽耀斑顯著增加之外,另外三個分別是日冕物質拋射、高速太陽風和太陽高能粒子顯著增加。

之所以說太陽現在是在一個比較活躍的階段,這個是根據它的上一個週期——2008年到2019年所預測的。

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圖:太陽黑子

就目前來看,太陽的活躍程度也算符合預期,近期新發現了多個太陽黑子,比如AR3181、AR3182和AR3183都是最近剛剛出現的,這些都是太陽較為活躍的表現。

既然太陽本身處在較為活躍的階段,那麼多爆發幾次X級別的耀斑也算情理之中了。

太陽耀斑對地球和人體的影響

太陽耀斑一般只有面向地球的時候爆發,才有可能對地球造成影響,當強大的電磁輻射襲擊地球的時候,它會電離地球的上層大氣,這是導致無線電和GPS裝置中斷的原因。

但是,太陽耀斑並不會導致電力系統故障,

真正導致停電的是日冕物質拋射

太陽的外層大氣就日冕,是由強磁場構成的,有時候封閉的太陽大氣層會突然猛烈地釋放出那些氣體氣泡和磁場,這個就是

冕物質拋射

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日冕物質拋射和電磁輻射不同,它是有質量的,強大的日冕物質拋射可能會攜帶 10 億噸物質——主要由質子和電子組成。

所以,它並不像太陽耀斑的電磁輻射那樣可以8分鐘到達地球,根據它最初獲得的速度不同,日冕物質拋射最快15小時才會到達地球,也可能幾天才會到達。

日冕物質拋射經常是伴隨M和X級太陽耀斑釋放的,但有時候是各玩各的,比如

最近(1月10日)這次X級耀斑爆發可能就沒有日冕物質拋射

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由於質子和電子都是帶電的,所以當它們到達地球的時候,會與地球周圍的磁場相互作用,這會導致磁場扭曲和減弱,進而導致北極光和其他一些奇怪的自然現象。

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由於它影響了磁場,所以它會產生感應電流——可能會有超過100安培的地磁感應電流流入連線到電網的電子元件,進而破壞電網內部元件並導致大規模停電。

至於太陽耀斑是否對人體有影響,大部分學者給出了否定的答案,因為

無論是電磁輻射,還是帶電粒子,它到達地面的部分都很少,基本都被地球磁場和大氣層吸收了

地球磁場的改變可能會讓一些依賴磁場辨別方向的動物迷失方向,表現出奇怪行為,但人類基本不依賴磁場生活。

不過,有一些學者也發表了一些論文,表示

太陽耀斑爆發會顯著提高一些疾病的發病機率。

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比如 2018《科學報告》的一項研究指出,受到地磁活動干擾,會顯著增加包括心律失常、心血管疾病、心肌梗死相關死亡的發生率。

2014年發表在《中風》雜誌上的一項研究顯示,日冕物質拋射對地球的影響,會讓中風風險增加19%,其中65歲人群是增加27%。

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最後

總得來說,由於地球自身的條件不錯,“太空天氣”變化對地球表面生物的影響不算特別大,至少遠沒有地球本身的一些自然災害來得可怕。

但是,接下去2年多太陽耀斑爆發可能會比較頻繁,如果哪天停電,或者收不到訊號是比較正常的。

釋出於:浙江