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人类历史迎大转折(人类历史上的伟大转折)

日期:2021年12月27日 23:01:56浏览:26分类:素材摘抄

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太阳,是我们一切生灵的母亲。大部分的时候,她都是温暖且温柔地抚摸着我们,除了当它突然向随机的方向喷出辐射和等离子体时。这些太阳耀斑和日冕物质的喷发(简称CME)可以烧焦地球,并给人类造成灾难性的后果。

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它到底是如何发生的?情况会有多糟糕?我们能准备应对吗?

虽然太阳看起来很坚固,但它实际上看起来像一片炽热的海洋。它的超高温度把原子撕成电子和原子核,所有这些都在等离子体中相互流淌。这个等离子体被太阳磁场推动并塑造成型。磁力是一种电磁双重力的一部分。电产生磁,磁产生电。在太阳上,由带电的质子和电子组成的等离子体在其运动过程中产生磁场,然后这个磁场决定了粒子流动的形状。它们都卡在太阳内部的动态反馈回路上,这使太阳磁场变得活跃。 这个磁场储存了大量的能量,而其中一部分被泄露到了太阳系中。它伴随着太阳等离子体的流,像不停歇的小雨一样一直落在地球上,这场小雨被称为太阳风,造成了一种由太阳产生的太空天气,这种情况大部分时间是平静和平稳的,但也有例外:当等离子体剧烈地移动和在其自身周围流动时,它的磁场变得扭曲而缠在一起。这就产生了积累大量能量的磁结。当磁性节点断裂的时候,就宛如一个弹簧的结向外炸裂弹射,太阳就会将等离子体和其他可怕的物质射入太阳系。

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这些太阳风暴有几种类型,比如太阳耀斑和高能量辐射的潮汐波。它以光速加速向太阳系,吹动太阳风中的质子,将它们加速为高速质子风暴,这就产生了冠状物质抛射(CME),它将数十亿吨等离子体以每小时900万公里的速度推向太阳系。当这些怪物击中我们时,地球上什么都没有发生。较小的风暴只会对卫星造成破坏、或者它会影响无线电通信、对宇航员可能会很危险。但对地球上的人来说,大多数时候的太阳风的气候是无害的。

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因为地球的大气层通过吸收大气中高的x射线阵风,保护我们免受太阳耀斑最致命的影响。早在他们到达地球表面之前。来自日冕物质抛射的带电等离子体被地球磁场偏转,使太阳风暴携带能量的粒子落入北极和南极大气中,使大气发光,创造出美丽的极光。就像任何天气一样,大多数情况情况都不会造成什么影响。

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但有微风也会有飓风,它们被称为太阳超级风暴。现在我们知道它每一个世纪都会发生一两次。

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首先我们将探测到强烈的太阳耀斑,类似于在打雷之前的闪电。这里的打雷就是是冠状物质抛射,它由数十亿吨热磁等离子体组成,它穿过了太阳和地球之间的1.5亿公里只用不到一天的时间。当它到达时,它会引起一个冲击波,导致地球的磁场剧烈地压缩。能量被转移到磁层中。情况可能还会更糟:如果冠状物质抛射场的磁场与地球的磁场正确对齐,那么两个磁场将会合并。当磁云从地球经过时,它会将地球磁场的扯成一条长“尾巴”。最终,储存在尾部的能量变得太大,无法容纳。它就会捕捉到地球,向其释放爆炸性的能量。一场地磁风暴就这样已经开始了。

几百年前,没人会在乎地磁风暴,因为流向地球的风暴与由血肉构成的我们无关。但它与由钢铁和电线制成的机器密切相关。你还记得发电机吗?磁性会产生电流。21世纪的地球上被数百万公里的电线覆盖,他们之间还设有一个复杂的设备网络:变压器,这些都是为了传输电力。日冕电子抛射的能量可以在我们的电网中诱导电流,使它们短路而完全瘫痪。

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更糟糕的是,摧毁了保持我们电网运行的变压器。1989年魁北克的电网就在一场太阳能风暴后瘫痪了。但一般来说,我们的电力工程师们已经知道如何应对这些风暴,这就是为什么我们通常甚至都没有注意到这种现象带来的后果。上一次太阳超级风暴掠过地球是在1859年。卡灵顿事件是地球有史以来被观察到最大的地磁风暴。巨大的极光甚至延伸到了加勒比海的南部。在一些地区,它非常明亮,人们醒来都以为那是日出了。幸运的是,当时我们只有一种现代技术:电报系统。在太阳超级风暴的影响下,全球的电报机都瘫痪了,并且操作人员上去操作时还被电击了。

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2012年,一场像卡灵顿事件一样强大的风暴差点击中地球。研究表明,如果被击中的话,会使全球所有电子系统遭受巨大损害。仅在美国可能就会损失至少2.6万亿美元。更换损坏的系统所需的时间预计为4至10年之间。如果真的发生了,很难描述情况会有多糟糕。专家们则各有各的看法。一些人认为只会暂时的停电。而其他人则担心情况会更糟。在一场巨大的塌秧风暴击中我们之前,我们并不会确切了解,这类事件发生的概率估计为每十年12%左右。相当于未来50年内至少50%的机会发生一场风暴还有更多令人不安的消息。2019年的一项研究表明,即使是像太阳这样安静的恒星,每隔几千年就会产生一次超级耀斑。

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它们的喷发非常强烈,比之前说的最强大的风暴还要强大,我们已经在太阳系中观测到了。面对这样的风暴,如果我们准备不充分,后果可能是灾难性的。我们对电力有多依赖,没电不仅仅是家里的灯不能打开,还意味着没有电脑,没有通信功能,没有导航功能。持续的断电可能会导致供应链的崩溃,供水系统关闭而医院里的发电机也关闭了,商店没有重新补货,而食物则在地里腐烂。缺乏电力可能使我们重新启动的瘫痪的电网变得非常困难。重启我们饥饿的文明需要几年或几十年的时间。

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幸运的是,即使太阳风暴无法被阻止,但他们几乎所有的不良副作用都是可以预防的。观察太阳的科学家有几个小时到几天的时间看到日冕物质辐射即将到来,这足作让世界各地的工程师做好继续运转的系统的准备。我们非常清楚太阳风暴的危险。变压器和变电站可以临时的关闭,通过断开对象的连接来保护不会过载。工程师也可以打开额外的线路来消耗多余的电力。与自然灾害造成的成本相比,投资和升级设备的成本已经很便宜了,我们可以保护世界电网免受最严重的风暴袭击。但我们必须做好准备。

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