地球磁場防護能力正在減弱

地球帶給人類的不僅是資源，還有強大的磁場形成「護盾」隔離了宇宙帶給地球生物的破壞。但近日，《每日郵報》報道稱，由於地球磁極不斷移動，地球磁場的防護能力正在減弱。這意味著，地球越來越容易受到太陽風暴的潛在破壞性影響。

鑒於此，法國國際空間大學前校長約瑟夫·佩爾頓呼籲科學家們採取行動，製造巨大磁盾保護地球。

變弱的磁場

2015年11月，美國航空航天局曾提出警告，地球正在趨向磁極轉換，地球磁場因而受到擾亂，這一狀態可能會持續長達200年。在這段時間，太陽風暴可能會給人類帶來災難，如因皮膚癌而死亡的人數會聚增、全球範圍的通訊中斷等。

這一警告並非空穴來風。2013年11月，歐洲航天局就發射了3顆衛星升空，作為「蜂群」任務的一部分，幫助科學家繪製出更好的地球磁場地圖，更好了解太空天氣(即太陽風暴及其對地球空間環境的效應)對衛星通訊和全球定位系統的影響。2014年7月，在丹麥哥本哈根舉行的第三屆「蜂群」科學會議上，歐洲航天局報告，這3顆衛星產生的第一組高解析度結果顯示，地球磁場正變得越來越弱，但變弱水平很低。

科研人員發現，通過蜂群衛星過去6個月獲得的測量結果證實地球磁場變弱的總趨勢，同時顯示西半球磁場減弱最為明顯。此外，最新測量值還確認磁場向北朝西伯利亞方向運動的事實。這些變化以源自地核的磁場信號為基礎。有數據顯示，在過去的150年里，地球的磁場已經減弱了近10%。

可怕的太陽風暴

而當這個包裹著地球，並且向太空綿延約6萬公里的地球磁場一旦發生變化會有什麼影響呢？科學家們最擔心的莫過於來自太陽風暴的「攻擊」。

北京大學地球與空間科學學院「青年千人計劃」研究員田暉在接受《中國科學報》記者採訪時介紹道，太陽風暴包括兩類，其一是太陽耀斑，其二則是日冕物質拋射。

太陽耀斑是一種非常劇烈的太陽活動，其釋放的能量相當於10萬至100萬次強火山爆發的總能量。耀斑發生時，太陽上從射電波段直到伽馬射線的輻射通量會突然增強。「X射線和紫外線輻射在大耀斑出現時會增加好幾個數量級。」田暉解釋說。而太陽耀斑所發射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還會產生衝擊波和很高能量的粒子流。

這些噴薄而出的各種輻射以高速奔向地球。「其中的高能量帶電粒子，從太陽到地球高層大氣層只需要幾十分鐘到一兩個小時，而X射線和紫外線只需要8分多鐘就能到達地球。」田暉說道。

大量的輻射攪亂了地球高層大氣(電離層)，那裡氣體的電離度急劇增大。眾所周知的是，目前地球上的短波通訊信號是通過地面發射到電離層，再從電離層反射到地面的接收設備。太陽耀斑發出的輻射擾亂了電離層後，這種通訊反射勢必受到影響。

太陽風暴中的第二種日冕物質拋射則可以直接擠壓地球磁場。「太陽物質被拋出後，最快的可在18個小時左右到達地球，慢的四五天也能到達地球。這種物質不是中性成分，而是帶有磁場的電離物質。它到達地球附近時，會與地球磁場產生相互作用，進而影響地球空間環境，並可以在輸電線路和大地之間產生感應電流，嚴重者會燒毀變壓器甚至導致供電系統崩潰。」田暉介紹道。

1989年3月爆發的特大太陽風暴就曾經讓美國的GOES-7衛星損失一半太陽能電池，壽命縮短一半，SMM衛星軌道高度急劇下降，導致其軌道壽命縮短提前隕落。

還是這場特大太陽風暴，造成加拿大魁北克省電網在不到90秒內全部癱瘓，600萬居民停電長達9小時，僅電力損失就達200億瓦，直接經濟損失達5億美元。美國、日本和瑞典等國還發生了變壓器燒毀、電路跳閘中斷事件。

空間天氣預報應對太陽風暴

佩爾頓在媒體採訪時表示，如果科學家們能夠製造出巨大的磁盾，就可以免受太陽風暴的威脅。此外，這面磁盾還可以擁有其它功能，比如結合太陽能衛星，將清潔能源送回地球。

雖然國內專家表示對於磁盾的說法並沒有的太多了解，但是科學家們正在摸索方法，避免與太陽風暴硬碰硬。田暉告訴記者，目前通用的方法是空間天氣預報，「就像是我們每天看到的天氣預報意義類似，空間天氣預報預報的是太陽風暴及其對地球空間環境的效應。包括太陽風暴何時爆發，何時到達地球，以及到達時地球高層大氣物理參數變化的數值等。」

1994年以來，美國、歐洲和日本一共發射了10餘顆衛星時刻「監視著」太陽，我國目前則多採用地面光學和射電望遠鏡等設備對太陽活動進行監測。以這些觀測數據為基礎，太陽和空間物理學家們發展了一些空間天氣預報模型，根據模型我們可以預報空間天氣狀況。「如果發現太陽風暴即將襲來，那麼我們可以提早提供預警。比如推遲衛星發射時間，將衛星上搭載的儀器設備關閉電源，或者推遲飛行員出艙操作的時間等，都可以有效避免太陽風暴帶來的傷害。」

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