太阳风暴及其对人类社会活动的影响_曹晋滨

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太阳风暴;宇宙的烈火炙手(太阳风暴2022)

太阳风暴;宇宙的烈火炙手(太阳风暴2022)

《太阳风暴:宇宙的烈火炙手》是一部关于太阳活动和其对地球影响的纪录片。

在这部引人入胜的影片中,观众将被带入太阳系的中心——太阳,探索那些隐藏在表面之下的神秘力量。

太阳不仅是地球生命的源泉,也是一个充满活力和能量的天体。

太阳风暴是太阳活动中最具破坏性的事件之一,它们释放出巨大的能量和强烈的辐射,对地球的电磁场和通讯系统造成严重影响。

这种来自太阳的“烈火炙手”如同宇宙中的一场巨大火灾,提醒我们地球脆弱的生存环境。

通过这部纪录片,观众能够了解太阳风暴是如何形成的、其对地球的影响以及科学家们是如何监测和预警这些风暴的。

同时,影片还强调了维护地球和人类社会安全的重要性,呼吁人们更加关注和保护我们的星球。

在宇宙的浩瀚中,太阳风暴如同一把炽热的利刃,时刻威胁着地球的安全。

只有通过加强科学研究和国际合作,我们才能更好地理解和抵御这些宇宙烈火的威胁,确保人类的生存和发展不受到过多干扰。

本纪录片将带领观众走近太阳,感受宇宙力量的震撼与壮美,唤起人们对地球保护的责任感和行动意识。

江西省中考语文 第三部分 现代文阅读 真题展示(含解析) 新人教版-新人教版初中九年级全册语文试题

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专题十一说明文阅读某某中考真题展示一、〔2014某某19~22题13分〕阅读下文,完成第1~4题。

扇子黎戈①《东周列国志》里,看到过这样的插图:两个梳双髻的宫女,手执长柄大扇,立在对坐畅谈国事的公侯身后,这样的扇子多半是由奴仆执掌,象征性大于使用目的,它是表白强权的道具。

准确地说,它是礼仪扇。

②汉代的扇子,如此是用竹篾编成,其形制类似于现在的大号菜刀,扇柄附于一侧而不是居中,且开始落入寻常百姓家。

在古画中,常见一奴仆蹲踞扇火,大力使着一把扇子,扇子地位大跌。

汉末有一些原理简单的机械扇,诸葛亮同学发明过诸葛扇,悬挂屋内,手拉使之转动生风。

穿过千年时光隧道,在关于老某某的电影里,仍然可以看见理发店里有这种手拉的风扇。

【A】小伙计拉着一根绳,扇子左右缓移,时间也被拉长了,太太小姐们一边做头发,一边有一搭没一搭地拉呱家常。

春日迟迟,欲睡昏昏。

反正闲妇们有的是时间要打发,降那一点点心火,微风徐来的排扇也够了。

③魏晋南北朝的扇子是羽扇,不用说是仿生原理的朴素运用,羽扇有十羽和八羽之分,后来进化成比翼扇,即以竹木为骨架上糊以绢绸,只在末端象征性地饰以羽毛。

羽扇是男人的物什,恪显名士做派的道具,羽扇名人有“羽扇纶巾〞的公瑾侯与其政敌诸葛先生。

真不能想象,诸葛先生要是丢了他的三件套——羽扇、纶巾、四轮车,会不会风采全无呢?④隋唐时流行纨扇,又称团扇,早唐时盛行腰圆纨扇,中晚唐为满月式样,纨扇近于现代的绢扇,以竹木为骨,承风面大,手感轻盈,它的使用者转向深闺。

“轻罗小扇扑流萤〞,隋唐女子都是腴美人,如果是骨重身宽的羽扇,用来扑蝶扑流萤,动作的幅度太大,就失了娇羞劲儿。

⑤宋元后期开始使用的折扇,轻便,价廉,易携带,袖藏即可。

市民图耐用,多用油纸扇,文艺青年大多使用素纸扇,图它可以挥毫泼翰,题诗作画。

⑥扇子还是艺术作品中高频出现的道具。

⑦言情小说中,扇子可煽情,比如李香君血溅桃花扇;可定情,比如西施赠扇给X蠡;可抒情,《桃花扇》就是靠一把扇子来抒情,并且贯穿情节起落的;可绝情,《珍珠令》里,女主角赠男主角折扇一把,即可以示绝交,扇同“散〞,和伞一样,是很不祥的赠物。

【说明文阅读】《太阳风暴对地球影响有多大》阅读理解及答案

【说明文阅读】《太阳风暴对地球影响有多大》阅读理解及答案

【说明文阅读】《太阳风暴对地球影响有多大》阅读理解及答案太阳风暴对地球影响有多大?林泉一些科学家预测地球将遭遇强太阳风暴袭击,届时将给地球带来“多米诺骨牌式”的影响,其影响力将渗透到现代社会的方方面面。

人们不禁会问,这次太阳风暴是否真的会到来?它究竟会给人类带来什么影响?太阳风暴是指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。

它爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流,严重影响地球的空间环境,破坏臭氧层,干扰无线通信,对人体健康也有一定的危害。

空间天气和人类关系密切,太阳风暴可能对高度信息化的人类社会以灾难性打击。

首当其冲的受害者是人造卫星。

20007月14日,日本的“ 宇宙学和天体物理高新卫星”(ASCA)在太阳风暴中失去能源,姿态失控,几个月后便坠入了大气层。

在几个小时内,太阳风暴就能使人造卫星的寿命缩短大约两。

因为带电粒子会侵蚀卫星的太阳能电池板,同时它还会在电路中引发错误的指令,或者造成放电等卫星故障。

此外,太阳风暴能量的注入会使得地球大气层膨胀,增加了低轨卫星的大气阻尼,让它们提早坠落。

接下来毁坏的是供电系统。

19893月13日,加拿大魁北克省有600万人在没有电力的情况下度过了9个小时,因为太阳风暴毁坏了电网中的变压器。

原来,随太阳风暴爆发时侵入的等离子体,会造成地球磁场的快速变化,变化的磁场在电网中诱导产生电流。

但是电网的设计无法应付这些直流电,于是最大的危险就会出现在电网中造价高昂且难于更换的变压器上。

不断上升的直流电会产生强磁场,它会使得不堪重负的变压器磁核饱和,其结果就是变压器的铜线升温熔化。

太阳风暴还会影响GPS的无线电信号。

它不仅会干扰传播信号的电离层,还会产生额外的噪音信号。

在2021万圣节的太阳风暴中,除了民航客机的导航系统受到影响,太阳风暴中的高能粒子还干扰了飞机的无线电通讯。

特别是对于高纬度地区的航线,由于地球磁场的保护作用较弱,太阳风暴甚至会使得航班改变航线达数天之久。

太阳风暴的影响

太阳风暴的影响

太阳风暴的影响
太阳风暴是由于太阳耀斑发生时,太阳表面大量能量释放,导致大量的等离子体和带电粒子高速喷射从太阳上空飞出,这些带电粒子称为"太阳风"。

太阳风它是太阳大气层中,与大量的等离子体和磁场紧密联系在一起,它像人体血液一样,将能量和物质输送到整个太阳系。

太阳风暴则是指太阳活动较为剧烈时,太阳风中的粒子速度、密度等突然变化,造成地球等行星和太空飞行器上发生的一系列影响。

一般认为,太阳风暴有以下几个方面的影响:
1.对卫星的影响:太阳风暴中的带电粒子极易破坏卫星电路系统,影响通信、导航、气象和军事等多个领域。

2.对地球的影响:太阳风暴中的带电粒子会与地球磁场相互作用,引起磁暴、电离层扰动等现象,导致电力系统中的变压器损坏、电流浪涌等问题。

3.对人类健康的影响:太阳风暴中的高能粒子会对太空飞行员和航天员身体造成辐射危害,引起光电视觉干扰和神经系统功能紊乱等问题。

4.对空气运动的影响:太阳活动剧烈时,太阳风暴引起磁暴会改变大气环流和气象条件,对飞行器和航线等造成较大干扰。

5.对卫星导航系统的影响:太阳活动增强时,由于天线电离层不稳定,卫星导航精度会发生波动和误差。

总体上来说,太阳风暴对现代社会的影响是多方面的,包括通讯、导航、航空等多个领域,为了能够更好地预测和应对太阳风暴的影响,需要对太阳活动做出及时的监测和预警。

太阳风暴对人类生命的影响及防护方法

太阳风暴对人类生命的影响及防护方法

太阳风暴对人类生命的影响及防护方法太阳风暴,一种源自于太阳表面上的巨大能量爆发,它最终会以高速电离气体的形态释放出来,直接或间接对地球和其生命系统造成不良影响。

近年来,太阳风暴频率增加、强度加大,已成为人们心中的一大隐患,其对地球人类造成的危害正在日益被关注。

本文将从太阳风暴的特性、对人类生命的影响以及防护方法等方面进行探讨。

太阳风暴的特性太阳风暴其实就是太阳上结构、磁场、大气的复杂交互引起的巨大磁场扭曲和释放。

太阳活动周期是11年,而在此过程中,太阳活动的最高峰期会有大量辐射和大气爆炸的发生。

随着这些电离辐射和等离子体迅速靠近地球,并穿越地球的磁场,使得地球上的电路、通信和导航设备失灵,对人们的日常生活和经济造成了巨大影响。

在太阳上,爆炸释放出来的带电粒子会直接在地球大气层上空生成电离层,沿着地磁场极光椭圆区的方向逐渐弥散。

这些电离层迅速电离气体、自由电子等粒子,从而影响地球上的通信设备和导航系统的正常使用。

此外,太阳风暴对人体健康和神经系统的影响也是不可忽视的。

太阳风暴对人类生命的影响太阳风暴对人类生命的影响主要集中在以下几个方面:1. 人类健康。

太阳风暴通过对大气层的电磁辐射和粒子辐射的影响,对人类的神经、免疫、心血管和消化系统造成了损害,引起一系列人体健康问题。

2. 电磁干扰。

太阳风暴释放出大量的离子和高能粒子,带来强烈的电磁干扰,对地球上的电路和通讯系统造成了巨大影响。

3. 空间车组和宇航员。

对宇航员和太空服、航空器和其他太空探测器的影响越发明显,风暴可引起所在星球的严重辐射问题,直接影响人体健康和宇航探索的可行性。

防护方法太阳风暴对人类的影响可以采取一些防护措施来减少损害:1. 建立风暴预警系统。

在地球上建立太阳风暴预警系统可以有效减少人类健康和财产损失。

2. 电磁防护。

对电路系统等进行电磁防护以减少风暴带来的干扰。

3. 太空服和设备防护。

对宇航员和设备进行防护,降低太阳风暴对人类和设备的影响。

太阳风暴的影响

太阳风暴的影响

太阳风暴的影响概述太阳风暴,也被称为太阳活动暴发或太阳闪焰,是太阳表面发生异常爆发的现象。

由于太阳是地球的最主要光源和能量提供者,太阳风暴对地球和人类社会产生了广泛的影响。

本文将探讨太阳风暴的影响,并分析它对地球磁层、通信系统、电力系统和卫星通信等方面的影响。

地球磁层的影响太阳风暴释放出来的巨大能量和磁场会影响到地球的磁层。

当太阳风暴到达地球时,会导致地球磁场的剧烈扰动。

这种磁层扰动可能会导致磁暴的发生。

磁暴会对地球上的导航系统、卫星通信和电力系统产生影响。

此外,磁暴还可能导致天气变化和地质活动的增加。

通信系统的影响太阳风暴释放出来的高能粒子和辐射会对地球上的通信系统产生干扰。

特别是对无线电通信和卫星通信系统的影响最为明显。

太阳风暴会干扰无线电信号的传输,导致通信中断或变得不稳定。

对于卫星通信系统而言,太阳风暴释放的粒子会损坏卫星上的电子设备,导致通信中断或数据丢失。

电力系统的影响太阳风暴对电力系统的影响主要体现在输电线路和变压器的损坏上。

太阳风暴释放的高能粒子和电磁辐射会激发电力线路上的感应电流,导致输电线路过载甚至短路。

此外,太阳风暴还会导致电力系统的电压突变,进而对设备造成损坏。

在极端情况下,太阳风暴可能导致整个电力系统的崩溃,给人们的生活带来巨大的困扰。

卫星通信的影响太阳风暴对卫星通信的影响主要表现在两个方面:辐射破坏和信号传输。

太阳风暴释放的高能粒子和辐射会破坏卫星上的电子设备,导致设备故障或失效。

此外,太阳风暴还会干扰卫星之间的信号传输,导致通信中断或数据丢失。

这对于依赖卫星通信的领域,如气象预报、航空航天和军事领域等,产生了重大影响。

防御太阳风暴的措施为了减轻太阳风暴对地球和人类社会的影响,科学家和工程师采取了一系列防御措施。

首先,利用卫星观测和太阳风暴预警系统可以提前预测太阳风暴的发生和影响范围,从而及时采取措施。

其次,加强通信系统和电力系统的抗干扰能力,通过加装屏蔽设备和稳压装置等措施来减少太阳风暴对系统的影响。

太阳风暴:太阳活动对地球的影响与防御

太阳风暴:太阳活动对地球的影响与防御1.引言太阳是我们太阳系的中心星体,其活动对地球和其他行星产生着广泛的影响。

其中,太阳风暴是一种极具威力的太阳活动,其释放的巨大能量会对地球磁场和电离层产生显著影响,并对人类社会的通信、导航和能源系统造成潜在威胁。

因此,了解太阳风暴的影响以及采取相应的防御措施是至关重要的。

2.太阳风暴的定义与形成太阳风暴是指太阳上的磁活动释放出的大量带电粒子和辐射。

这些粒子和辐射通过太阳冠层的裂隙抵达地球,引发一系列的现象,如极光、磁暴和电离层扰动等。

太阳风暴主要由太阳耀斑、日冕物质抛射和日冕洞等太阳活动引发。

3.太阳风暴对地球的影响太阳风暴释放的带电粒子和辐射会与地球磁场相互作用,导致地球磁层的扰动。

这种扰动会引发磁暴,影响电离层的稳定性,从而对无线电通信、导航系统和卫星运行产生不利影响。

另外,太阳风暴还会引起高纬度地区的极光现象,并可能损坏地球上的电力设备和通信网络。

4.太阳风暴的防御措施为了减轻太阳风暴对地球的影响,科学家和工程师们采取了一系列的防御措施。

首先,建立太阳监测系统,通过对太阳活动的观测和预测,及时发布风暴警报,以便人们可以采取相应的防护措施。

其次,加强电力设备和通信网络的抗干扰能力,采取有效的保护措施,防止太阳风暴对其造成损坏。

此外,改进卫星设计,增强卫星的耐风暴能力,以保证卫星的正常运行。

最后,加强科学研究,深入了解太阳活动的规律和机制,为更好地应对太阳风暴提供科学依据。

5.未来的挑战与展望随着技术的不断进步和人类社会对高科技设备的依赖程度的增加,太阳风暴对人类社会的威胁也越来越大。

因此,未来需要进一步加强对太阳活动的监测和预测能力,并不断改进防御措施,以应对可能出现的更强大的太阳风暴。

同时,加强国际合作,共同应对太阳风暴的挑战,共享科研成果和防御经验,将是未来的发展方向。

6.结论太阳风暴是一种具有巨大威力的太阳活动,其对地球和人类社会产生着广泛的影响。

【初中说明文阅读】《太阳风暴》阅读答案

【初中说明文阅读】《太阳风暴》阅读答案太阳风暴①曾经热映的一部电影《》让这个普通的份充满了各种关于世界末日的预言。

而太阳风暴成为了末世预言猜想的灾难制造者之一。

太阳风暴的到来到底是否如太阳风暴①曾经热映的一部电影《》使这个普通的份充满了各种关于世界末日的预言。

而太阳风暴成为了“”末世应验悖论的灾难制造者之一。

太阳风暴的到来到底与否如同传言那样就是毁灭性的灾难呢?③在一个太阳活动周期中,往往发生许多次大大小小的太阳风暴。

太阳爆发中剧烈增长的电磁波辐射、高能带电粒子流和磁化等离子体,冲击地球的磁层、影响电离层和地球高层大气,可以引发地球空间环境急剧变化,构成空间天气过程。

空间灾害天气对航天、通讯和电力等高技术系统产生轻易的阻碍,引起高技术系统故障,甚至导致更大危害,比如导致卫星失控、卫星载荷损坏、导航系统产生轻微偏差、短波通讯中断,小范围供电系统故障等。

任何一次对航天、信息和电力等高技术系统产生影响的太阳风暴所引发的后果都就是轻微的。

历史上由太阳风暴导致的灾害事故不胜枚举。

正像我们受台风、水灾和地震的危害一样,人类社会也遭遇着太阳风暴的威胁。

④太阳风暴造成的影响随着社会的发达程度提高而增加。

1859出现了史称“卡林顿事件”的太阳风暴。

该次太阳风暴就其规模而言,可以称之为“超级太阳风暴”或“超强太阳风暴”。

在当时该太阳风暴对刚刚形成的电报网路造成了严重影响,甚至造成电报员触电、电报纸燃烧。

这一事件的地磁效应,是近一百来最强的19893月的太阳风暴三倍以上。

后者曾使加拿大魁北克省停电9个小时。

假如“卡林顿事件”出现在信息技术高度发达的今天,其导致的影响的确不可估量。

在“超级太阳风暴”的冲击下,航天、信息系统可能将被炸毁,电力系统可能将遭严重破坏。

正因为如此,美国科学家明确提出警告,“超级太阳风暴”可以使美国从发达国家变为发展中国家。

他们的警告不是危言耸听。

⑤但“超级太阳风暴”袭击的危害并不是无限的,它的到来并非意味着世界末日来临。

太阳风暴对地球的影响及应对措施

太阳风暴对地球的影响及应对措施在我们日常生活当中,我们总是离不开电子产品,比如手机、电脑、电视等。

然而,你是否知道在我们享受这些便利的同时,也暴露了在极端的天气条件下,这些设备会受到极大的威胁?太阳风暴就是这个威胁之一。

太阳风暴是指太阳表面的爆发,它会释放出高能粒子,电磁辐射和等离子体等,这些物质将向地球运动并与地球上的磁场相互作用,产生一系列的影响。

太阳风暴对地球的影响1. 对卫星和GPS的影响太阳风暴通常会带来强烈的射电爆发,这可能会干扰通过卫星和GPS设备进行通讯和定位的正常工作。

大规模的太阳耀斑爆发会导致电离层变化并产生GPS信号干扰,从而对空中交通控制和导航等产生负面影响。

2. 对电网的影响太阳风暴会对电网产生重大影响。

在较弱的太阳风暴事件中,它会导致较短暂的电网中断或停电,而更强烈的事件可能会对电网设备造成永久性损害,造成长时间停电,这将对城市和农村地区的生产和生活带来巨大影响。

3. 对通讯的影响太阳风暴可以干扰通讯服务,例如射电通讯、长波电视和通信卫星等。

由于太阳风暴释放的能量会改变地球的磁场,因此短波无线电和无线电通信设备会因为不稳定信号而失效。

4. 对健康的影响对于人类来说,太阳风暴的一些影响可能对我们的健康产生影响。

在地球磁层受到撞击的情况下,太阳风暴能够释放出大量的辐射与宇宙射线,这对长期处于高纬度地区的机组人员、航空公司或航班服务员、太空飞行人员等存在潜在的辐射危险。

应对措施目前为止,我们并不能预测太阳风暴的发生时间和程度。

虽然无法完全避免其影响,但建立一套完备的应对计划,可以在袭击发生时减轻其影响的程度。

1. 监测技术对于太阳气象的实时监测和预报将有助于社会应对太阳活动的风险。

NASA和其他国家的机构已经建立了一系列卫星和观测设备,用于观测和监测太阳活动,尤其是太阳耀斑,这有助于避免因为太阳活动造成的损失。

2. 设备保护设备保护是应对太阳风暴的有效方法之一。

对于设备而言,它包括Shiedling和Surge Protection和电源过滤。

太阳风暴对人类的影响

太阳风暴对人类的影响太阳风暴是太阳活动中的一种表现,是由太阳上的磁场变化引起的高能带电粒子和电磁辐射的释放。

这些释放会对地球磁场和生物系统造成直接或间接的影响。

太阳风暴对人类的影响可以从以下几个方面来探讨。

一、电磁辐射对电子设备的影响太阳风暴产生的高能带电粒子和电磁辐射会对地球上的电子设备造成影响,如电视、电话、电脑和通讯设备等。

这些设备中的电子元件受到瞬时的辐射能量会导致运行出错,甚至损坏,进而影响联网通信,金融交易和电力供应等关键基础设施。

此外,太阳风暴还可能影响航空器和卫星通信,从而影响民用和军用航天活动的正常进行。

二、太阳风暴对人类身体健康的影响太阳风暴释放的高能辐射能够穿透地球的大气层,进入人体组织,对人类身体健康造成慢性危害。

例如,太阳风暴会导致地球磁场突然变化,这种变化会对人体的神经系统和免疫系统产生不利影响,使得人们易感染疾病和失调。

一些科学家认为,未来,太阳风暴可能导致人类免疫系统瓦解,从而促进病原体传播。

太阳风暴还可能使人群中患心血管病、脑血管病等慢性疾病人群更容易发作,对老年人和儿童的健康影响可能更加明显。

三、太阳风暴对人类社会的影响太阳风暴对地球磁场和电离层的变化,有时会导致人造卫星轨道的变化,线路中断和系统瘫痪,这些问题会严重影响各种信息通讯和导航服务的正常运行。

这也会导致一系列无法预知的不良后果,例如大规模停电,航班延误,并且有可能损失人类的生命和财产。

因此,对太阳风暴的研究不仅有助于人们了解宇宙环境中的成分和进化,也有助于提高救援和保护能力,减轻损失。

四、太阳风暴对环境系统的影响太阳风暴还会对地球上的生态和环境系统产生影响。

例如,太阳风暴会影响夜间天空的亮度,会使得极光这样美丽的自然现象更加美丽,但同时也会产生一系列大气物理现象,如顶部下降现象,极区盖帽等,给地球大气层的物理结构和电学性质带来变化,对全球气候平衡、地表水循环、生物进化等方面也会产生影响。

总之,太阳风暴对地球和人类的影响无处不在,并且难以完全令人预测。

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第29卷第3期航天器环境工程2012年6月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 237太阳风暴及其对人类社会活动的影响曹晋滨(北京航空航天大学宇航学院空间科学研究所,北京100191)摘要:第24个太阳活动周峰年即将到来。

太阳风暴由于其给现代人类社会活动带来的巨大灾难,引起了越来越多的关住。

文章首先回顾了太阳风暴及其对人类社会活动的影响,然后对历史上1859年卡林顿事件中太阳风暴和近几十年来著名的太阳风暴的强度进行了比较,最后简要介绍了太阳风暴所涉及的科学和技术问题,并且提出了减轻太阳风暴给社会活动带来灾害的对策。

关键词:太阳风暴;磁暴;空间天气;卡林顿事件中图分类号:P353 文献标识码:A 文章编号:1673-1379(2012)03-0237-06 DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2012.03.0010 引言在宇宙间所有的天体中,与人类关系最密切的就是太阳,它的光和热维持着地球上人类生存以及其他一切生命活动所必需的环境。

但是太阳带给人类的并不仅仅是光明和温暖,有时太阳上的剧烈活动也会导致地球空间环境产生剧烈扰动,从而给人类社会活动带来巨大的灾难。

近年来媒体上经常提及超级太阳风暴,其背景主要是基于古代玛雅人的预言。

古代玛雅人预言2012年12月21日即第5个太阳纪结束时,太阳会消失,大地剧烈摇晃,灾难四起,地球会彻底毁灭。

所谓第5个太阳纪结束可能指的就是2012—2013年即将到来的第24个太阳活动周峰年。

针对新的太阳活动峰年事件,美国国家科学院2009年1月发表了题为《灾害性空间天气事件对社会和经济的影响》(Severe space weather events: understanding societal and economic impacts)[1]的科学报告,预估超级太阳风暴将会给地球带来巨大灾难,给美国造成的经济损失可能高达2万亿美元(灾难发生第一年的经济损失),灾难后恢复重建时间可能需要4~10年。

这个报告在国际上引起了较大的反响。

欧洲航天局空间天气研究小组主席迈克・哈普古德(Michal Hapgood)说:“我并不认为这份特殊报告是散布谣言。

科学家的本性是保守的,他们的分析是经过认真思考的。

这是一份公正的没有夸大的报告。

”针对即将到来的太阳活动峰年事件,全世界给予高度关注,我国也在致力于应对措施的研究。

1 太阳风暴及其影响所谓太阳风暴就是指太阳表面发生的剧烈爆发活动及其在日-地空间引发的一系列强烈扰动[2]。

太阳爆发活动主要是指太阳耀斑和日冕物质抛射。

在一次太阳风暴中,耀斑和日冕抛射不一定全部出现,但一次强太阳风暴必定包含这两种现象。

太阳爆发活动喷射的物质和能量到达地球空间后,会引起地球磁层、电离层、中高层大气等地球空间环境强烈扰动,从而影响人类社会活动。

触发太阳风暴的太阳活动主要通过增强的电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云3种形式影响地球空间环境,而这3种形式到达地球的时间是不一样的。

太阳耀斑电磁辐射须经8min到达地球,太阳高能粒子辐射需要30~60 min到达地球,日冕物质抛射的等离子体云则在1~4d后到达地球。

它们的作用会触发地球空间环境中多种灾害性扰动事件。

1.1 太阳耀斑和日冕物质抛射产生8min后由于太阳耀斑的电磁辐射最先到达地球,所以电离层首先会出现突然扰动。

耀斑的极紫外辐射和————————————收稿日期:2012-02-15;修回日期:2012-03-18基金项目:国家自然科学基金项目(编号:40931054);973项目(编号:2011CB811404)作者简介:曹晋滨(1964—),男,长江学者特聘教授,1996年在法国图卢兹第三大学获博士学位,现为北京航空航天大学宇航学院空间科学研究所所长。

E-mail: jbcao@。

238 航天器环境工程第29卷X射线直接引起向阳面电离层D层电子密度的快速增加。

虽然短波通信主要是靠F层反射,但由于D层的电子密度突然增大,无线电信号在穿过D 层的过程中会受到强烈衰减,尤其是极区无线电通信,严重时将会完全中断。

1.2 太阳耀斑和日冕物质抛射产生约0.5h后太阳耀斑和日冕物质抛射产生0.5h后,太阳高能质子以及部分行星际CME激波加速产生的高能粒子到达地球。

由于地磁场的阻挡,只有刚度较大(在地磁场中回旋半径较大)的高能粒子能够横越磁力线,进入地球中低纬空间,引起地球空间高能质子通量的迅速增加。

刚度较低(回旋半径较小)的高能粒子则不能横越低纬磁力线,只能沿着磁力线进入高纬极区。

在地球极区,由于太阳高能粒子会沿着磁力线到达极盖区电离层底部,引起极盖区电离层D层的电离急剧增强,电子密度增大,从而导致通过该区的无线电波被强烈吸收,称之为极盖吸收事件。

在强太阳风暴期间,极盖吸收事件会导致极区通信受到干扰甚至中断。

极盖吸收事件对极区航线影响很大,而极区的航线又对可靠的全程通信要求很高。

由于卫星通信不能覆盖地球高纬地区,飞机穿行这些地区时需要采用高频短波通信。

这样一来,极区航班不得不改变飞行线路。

2003年万圣节太阳风暴期间,由于全球短波通信受到干扰,穿越极区的航班只好改变航线。

而每次改变极区航线的飞行都要多花费10万美元[2]。

太阳高能质子的影响不仅仅局限在通信上,还会造成飞行高度处辐射剂量的增加。

据估计,在1956年的太阳质子事件期间,在12km高度的大西洋航班的辐射剂量可能达10mSv。

针对某些国家(例如日本),这个剂量已经超过国家法规规定航空公司机组人员受到的年辐射剂量的上限5mSv,会对空勤人员的身体健康带来严重危害[3]。

1.3 太阳耀斑和日冕物质抛射产生约1~4d后日冕物质抛射在离开太阳日冕以后沿着合适的运动方向,将在1~4d以后到达地球。

具体的时间延迟取决于日冕物质抛射在日地空间的运动速度。

日冕物质抛射的高速等离子体团携带着日冕磁场,到达地球后与地球磁层相互作用,在一定条件下,通过压缩地球磁层以及发生在磁层顶的磁场重联等机制,将巨大能量输运到地球磁层中,并以磁场的形式储存在地球磁尾中;又通过发生在磁尾的磁场重联,将磁场能量转化为粒子的动能和热能,进而引发磁层大尺度的剧烈扰动——磁层亚暴和磁暴。

磁层亚暴和磁暴将会严重威胁现代人类生活所密切依赖的空间和地面技术设施。

大磁暴过程中地面磁场的剧烈变化可以产生感应电流,损害电力设施,破坏输油管道;磁暴期间大气密度增加,增大了航天器运行阻力,从而加快其轨道高度衰减和寿命的缩短。

电离层暴将会影响全球范围的短波通信和卫星导航。

磁尾热等离子体向近地空间的注入会引起卫星表面充电;高能电子暴还会引起卫星深层充电。

这方面比较典型的事例有:1)1959年7月15日,太阳风暴触发了大磁暴和电离层暴,环球通信突然中断,使一些靠指南针和无线电导航的飞机、船只一下子变成了“瞎子”和“聋子”。

2)1989年3月,太阳日冕物质抛射大磁暴引发了加拿大魁北克省大范围停电事件。

在这次磁暴中,魁北克省整个电网在90s内全面瘫痪,许多变压器被烧毁,600多万人在无电的冬天度过了9h。

这次事件造成的电力功率损失约200×108 W,直接经济损失约5亿美元[2]。

3)1998年4—5月,当日冕物质抛射/磁云扫过地球时,在地球磁层L≈2~7范围内引起了持续一两个星期的新的相对论性电子辐射带。

德国科学卫星Equator-S 和美国商业卫星Galaxy-4分别在当年5月1日、5月19日先后报废。

2 历史上的超级太阳风暴——卡林顿事件及其特征参数的预估之所以科学家们认为发生超级太阳风暴是有可能的,是因为在1859年曾经出现过一次超级太阳风暴,称之为“卡林顿”事件。

那次事件的太阳风暴要比20世纪70年代以来遇到的任何太阳风暴强得多。

卡林顿事件中,大磁暴产生的强烈地磁效应使电报机出现火花,电线被熔化,导致刚刚建成的电报网络陷入瘫痪。

由于当时缺乏像今天这样完备的观测设备,我们至今无法得到那次太阳风暴到第3期曹晋滨:太阳风暴及其对人类社会活动的影响239底有多大的直接证据,但可以从以下几个方面间接求证[4]:1)日冕物质抛射等离子体云撞击地球空间的速度在地球空间附近,太阳风速度的平均值大约是400~500 km/s。

2000年7月14—16日发生的太阳风暴,又称之为“巴士底日”(Bastille day)事件,7月15日撞击地球的等离子体云的速度约为900 km/s。

与太阳风速度平均值相比,这已经是一个非常大的数值。

卡林顿事件中,地面大磁暴发生在太阳耀斑后17.5h,我们根据这个时间来估算,撞击地球磁层的等离子体云的速度约为2400 km/s。

考虑到太阳风的动压与速度平方成正比,这意味着撞击地球空间的日冕物质抛射等离子体云的动压要比2000年7月太阳风暴的大6.1倍(忽略两者之间等离子体密度的差别)。

在2000年7月太阳风暴中,地球空间的边界(地球磁层顶,其向阳面在日地连线上的位置一般为与地心距离10R E,R E为地球半径)被压缩到只有5R E,意味着地球同步轨道卫星(地心距离6.6R E)已经失去地球磁场的保护,处于地球空间以外的太阳风中。

而卡林顿事件中,地球空间的边界(磁层顶)可能会被压低到4R E 以下,意味着大量同步轨道卫星、GPS导航卫星和其他高轨道卫星将暴露在太阳高能粒子的直接轰击之下。

2)太阳质子事件的强度高能粒子与大气作用会产生硝酸盐和氨,它们随雨水降至地面。

这就是大气的一种固氮过程。

如果这种固氮过程发生在极区,含有硝酸盐的降水会被冰冻,从而按原始状态保存下来,不受污染。

利用极区冰核硝酸盐成分的测定,加上卫星或其他现代技术手段对电离层的探测,人们给出了1855—2001年期间通量超过109 pr/cm2的太阳质子事件通量分布图(图1)。

从图1中我们可以看出,卡林顿事件中太阳质子通量约是2000年7月巴士底日事件中太阳质子通量的3倍。

此外我们还可以看到,从20世纪60年代以后,发生特大太阳质子事件的次数已经很少。

而在19世纪末期,发生特大质子事件的次数非常频繁。

图1 1855—2000年期间,通量大于109 pr/cm2的30 MeV 以上太阳质子事件次数Fig. 1 The occurrence times of all >30MeV proton events with fluence exceeding 109 pr/cm2 during 1855—2000 3)磁暴强度描述磁暴强度用的是Dst指数,其单位为nT。

它是在全球范围内选择经度分布比较均匀、偏离赤道电急流的5个低纬台站,将各站每小时内所测得的磁场水平分量求平均,然后从中消除长期变化和静日变化量,最后再用公式归算到赤道上[5]。

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