極端太陽風暴襲擊有多厲害？可以使美國每天為此損失420億美元！

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導言

當我們幻想，生活在地球上的所有奇特而微妙的生物將會受到來自外太空的毀滅性災難事件影響時，我們都會覺得這樣的幻想滑稽可笑。但只有當你為這樣的災難性事件付出經濟損失時，似乎整個世界才會為之震驚，並大力報道。

譬如，我們知道小行星碰撞將導致大量人員傷亡，這是我們所預知的。但是，如果小行星撞擊的是一個金融中心，那麼經濟損失估計是幾萬億美元，則後者將成為新聞頭條。

「空間天氣」對我們的地球居民來說似乎是一個相當抽象的概念。因為我們生活在很厚的地球大氣保護層下面，大氣層之上還有磁層，它具有很強的磁屏蔽效應。太陽輻射很難到達地球表面，因此只有極少的太陽輻射可以透過磁層和地球大氣層來到地球表面。所以除非你是遨遊在太空軌道上的宇航員，否則太陽輻射並不是我們每天關注的焦點。但是，太陽風暴襲擊的災難性事件導致的大量衛星失控，跨國間甚至大陸間的大面積斷電卻時有發生。短時的電力中斷看起來並不是嚴重的問題，但如果是供電的基礎設施因此癱瘓或是被摧毀，那麼我們的生存將會受到威脅，通訊線路將會中斷，供應基礎設施將會崩潰，政府也可能無法正常運作，並由此帶來的經濟衰退將會持續幾年甚至幾十年。

太陽風暴吹襲事件

1859年，一個能量極高的太陽耀斑在太陽大氣的底層——日冕中被發現。這個太陽耀斑產生了向地球方向傳播的日冕物質拋射（CME）。這些日冕拋射物在幾個小時內便穿過行星際空間，向地球飛馳而來，直擊地球。這種日冕物質拋射（CME）所引起的強烈太陽風暴是地球上前所未有的，它導致大量的高能太陽粒子（被稱為離子）穿過地球大氣層，下到地表。使全球極低緯度地區產生了驚人的耀眼極光。這就是由英國天文學家理查德·卡林頓記錄並命名的著名的「卡林頓事件」。

太陽風暴的有趣之處在於它們能夠通過地球大氣產生巨大的電流。這些電流又在地面上產生了強烈的感應磁場。在卡林頓事件中，磁場通過電纜自感產生電涌，使電纜噴射火花。導致電報員受傷，引起火災，損壞設備，最終導致巨大的經濟損失。

今天，整個地球都被為我們提供電力、通信的電纜所包裹著。如若「卡林頓事件」發生在今天的這個高科技超鏈接的世界，那將真的難以估算它會造成多大程度的破壞。儘管在1989年我們已經體驗過一次了。

1989年3月13日，強烈的太陽風暴使魁北克水電電網過載並崩潰，導致加拿大魁北克 停電9小時。地球磁層被地效日冕物質拋射猛烈抨擊，日冕物質拋射通過電源感應出了強烈的電涌。雖然此次斷電災害是有限的，沒有引起經濟崩潰，但也導致了更多的公共關係危機，這只是一個警告。魁北克停電經常被比作空間天氣預報科學必要性的一個例證。因為只有我們做好了更充足的準備，才可以更好的應對太陽風暴。

國外對太陽風暴的研究

近期，在一項關注這種經濟衰退的研究中，研究人員模擬了嚴重的太陽風暴摧毀美國大部分電網的情況，研究結果表明，因此受到的經濟影響範圍遠遠超出了停電區域。

發表在美國地球物理聯盟（American Geophysical Union, AGU）學術期刊《空間天氣》雜誌上的一篇文章中，研究人員指出「平均而言，由於電力中斷而產生的直接經濟損失僅佔總潛在宏觀經濟損失的49％。」在極端情況下，毀滅性的太陽風暴過後， 66%的美國人口將沒有電力供應。如果將災害轉換為經濟損失，則國內每天將承受接近420億美元的巨額經濟損失！此外，每天還將有70億美元的經濟損失耗費在國際供應鏈上。

這似乎聽起來像科幻小說，但這並不是沒有先例。1989年加拿大魁北克停電就是一個很好的例證。

在未來十年內，再次發生類似「卡林頓事件」的概率為12％，因此它可能導致的損害需要考慮。因為對於我們現代化的、依賴電力文明的社會來說，它將是一個未知領域。

雖然謹慎的做法應該是做最壞的打算，但這項研究也考慮到了更溫和的太陽風暴導致的電力停電的情況。並意識到在所有情況下，美國製造業將受到最大的經濟損失，其次是政府、金融和保險，以及財產。根據一項聲明顯示，除美國以外，影響將會反彈，波及到其他國家。其中，造成最大財政損失的是中國，其次是加拿大和墨西哥，因為「這些國家提供了更大比例的原材料，中間產品和服務，用於美國企業生產」。

國內對太陽風暴的研究

國內，中科院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室科研人員近年來也有研究太陽風暴對低緯度地區電網的影響。

發表在美國地球物理學會（American Geophysical Union, AGU）學術期刊《空間天氣》雜誌上的文章中，研究人員張佼佼等人基於自主研發的PPMLR-MHD三維磁層模型，開發建立了GIC預測模式。利用該模式，得出了2012年7月23日超強行星際激波一旦攻擊地球，可能引發的低緯度地區電網中的GIC，並對GIC風險水平進行了綜合評估。

研究結果表明，該行星際激波引起的地磁突然增強（sudden commencement，SC）幅度將達到123 nT。據統計分析，如此強大的SC，在過去147年有數據記載的SC事件中發生概率為僅0.2%。根據Marshall et al 提出的GIC風險等級劃分，研究組預測在此次激波作用下，低緯度地區電網仍處於「低」風險水平，但是，某些赤道地區電網的風險級別將會達到「高」級水平。該項研究結果對於低緯度地區電網的風險管理、規劃和設計具有重要的參考意義。

太陽風暴研究有待關注

英國劍橋商學院劍橋風險研究中心的合著者，愛德華·奧頓說：「我們認為對極端空間天氣是如何影響美國國內的各個經濟部門的生產（包括製造業、政府及金融在內）的研究，以及由於供應鏈的聯繫，對其他國家的潛在經濟損失的研究是非常重要的。因為電力基礎設施應對太陽爆發事故是脆弱的，由此造成的直接和間接經濟損失具有不確定性。但令人驚訝的是，這個領域卻缺乏深入透徹的研究」

今後，太陽風暴無論對地球生物的生活生存到底存在多大影響，對人類來說它始終都是一種潛在的危險，所以在科技迅速發展的今天，我們也要更加關注行星際激波的研究。

編譯：NSSC

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