太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響

ldjsld 2015-11-07

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什么是太陽(yáng)活動(dòng)？太陽(yáng)活動(dòng)主要包括：太陽(yáng)大氣層里一切活動(dòng)現(xiàn)象的總稱(chēng)。主要有太陽(yáng)黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和日冕瞬變事件等。由太陽(yáng)大氣中的電磁過(guò)程引起。時(shí)烈時(shí)弱，平均以11、22年為周期。
太陽(yáng)風(fēng)暴指太陽(yáng)在黑子活動(dòng)高峰階段產(chǎn)生的劇烈爆發(fā)活動(dòng)。爆發(fā)時(shí)釋放大量帶電粒子所形成的高速粒子流，嚴(yán)重影響地球的空間環(huán)境，破壞臭氧層，干擾無(wú)線通信，對(duì)人體健康也有一定的危害。

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響
太陽(yáng)活動(dòng)周的發(fā)現(xiàn)史
太陽(yáng)如今正處于第24活動(dòng)周。近日，美國(guó)宇航局表示自2011年末出現(xiàn)一系列耀斑和噴發(fā)物之后，近期太陽(yáng)或?qū)⑦M(jìn)入這一活動(dòng)周的活躍期。那么，太陽(yáng)活動(dòng)周是如何確定的？它最初是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？

　　太陽(yáng)黑子與太陽(yáng)活動(dòng)周
　　太陽(yáng)活動(dòng)周期，又稱(chēng)為太陽(yáng)磁活動(dòng)周期，是太陽(yáng)黑子數(shù)及其它現(xiàn)象的準(zhǔn)周期變化，大約每11年為一個(gè)周期。從2008年初開(kāi)始，太陽(yáng)進(jìn)入了第24活動(dòng)周。
　　太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)活動(dòng)最顯著的特征，也是太陽(yáng)磁場(chǎng)存在的直接證據(jù)。太陽(yáng)黑子大多成群出現(xiàn)，每個(gè)黑子群由幾個(gè)到幾十個(gè)黑子組成，最多可達(dá)100多個(gè)。黑子大小不一，小的黑子直徑約有1000千米，大的黑子約有20000千米，特大的太陽(yáng)黑子直徑甚至可達(dá)245000千米，相當(dāng)于地球直徑的19倍！
　　黑子的形狀像一個(gè)暗的淺碟，中間凹陷。發(fā)展完全的黑子分本影和半影兩部分，黑子中間的暗核部分叫做本影，本影周?chē)^淺的邊框叫做半影。本影是黑子的核心，黑子的亮度約是光球亮度的三分之二。
　　1874年，英國(guó)皇家格林尼治天文臺(tái)（RGO）利用南非好望角、印度南部城市Kodailkanal和毛里求斯的觀測(cè)站組成一個(gè)太陽(yáng)黑子的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，留下了迄今最長(zhǎng)、最完整的黑子記錄，其中包括每個(gè)黑子的面積、經(jīng)度和緯度等等。
　　在歐洲，1610年之后一些天文學(xué)先驅(qū)們，如著名的伽利略，已經(jīng)開(kāi)始用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)太陽(yáng)并記錄黑子。從這些記錄中不僅可以得到黑子的數(shù)目，還可以得到黑子的面積，甚至可以區(qū)別黑子的本影和半影。

　　太陽(yáng)活動(dòng)周的發(fā)現(xiàn)

　　1843年，德國(guó)業(yè)余天文學(xué)家、藥劑師施瓦貝（S.H.Schwabe）最先發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)活動(dòng)周期。起初，施瓦貝只是希望在太陽(yáng)附近發(fā)現(xiàn)一顆新的行星，在它從太陽(yáng)圓面前方經(jīng)過(guò)時(shí)候“逮住”它。1826年，他開(kāi)始用一架小望遠(yuǎn)鏡注視太陽(yáng)，但除了注意到太陽(yáng)黑子外，其余什么都看不見(jiàn)。之后，施瓦貝開(kāi)始放棄尋找行星而專(zhuān)注描繪黑子，并一直堅(jiān)持了17年。在這些年的詳細(xì)觀測(cè)中，施瓦貝發(fā)現(xiàn)，每經(jīng)過(guò)大約10年，就會(huì)出現(xiàn)黑子數(shù)目增加的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)了極大期，太陽(yáng)黑子數(shù)又進(jìn)入極小期，太陽(yáng)表面幾乎沒(méi)有黑子。這樣，每約10年就是一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周。1 843年，施瓦貝把一篇題為《1843年間的太陽(yáng)觀測(cè)》的論文，投到德國(guó)《天文通報(bào)》，起初并未被發(fā)表，1851年，施瓦貝的發(fā)現(xiàn)才終于被公之于世。
　　十九世紀(jì)中期，時(shí)任瑞士蘇黎世天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)的沃爾夫（J.R.Wolf）讀了施瓦貝的論文后，開(kāi)始用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)太陽(yáng)黑子。除進(jìn)行觀測(cè)外，還搜集整理了此前太陽(yáng)黑子的觀測(cè)資料，其中包括伽利略及其同時(shí)代觀測(cè)者留下的。經(jīng)過(guò)整理，可供研究使用的每日太陽(yáng)黑子數(shù)記錄可推前至1749年，年平均值資料可推前至1610年。

　　沃爾夫在搜集整理太陽(yáng)黑子數(shù)觀測(cè)資料的過(guò)程中，為使不同觀測(cè)臺(tái)站以及不同人的太陽(yáng)黑子觀測(cè)資料具有可比性，于1848年提出了“太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)”的概念。具體表示為R=K（10g+f），式中R為黑子相對(duì)數(shù)，g為日面上觀測(cè)到的黑子群數(shù)目，f為觀測(cè)到的單個(gè)黑子的總數(shù)，K為轉(zhuǎn)換因子。K值可隨觀測(cè)者所在地點(diǎn)、所用儀器、觀測(cè)方法、觀測(cè)技術(shù)和天氣能見(jiàn)度而異，目前國(guó)際上一般將此值設(shè)為1?！疤?yáng)黑子相對(duì)數(shù)”可以通過(guò)觀測(cè)到的單個(gè)黑子數(shù)、黑子群數(shù)，以及表征觀測(cè)時(shí)的天氣和所用的儀器等因素的系數(shù)來(lái)計(jì)算。當(dāng)然，這個(gè)參量只能表示太陽(yáng)對(duì)著地球這一半黑子的活動(dòng)情況。

　　經(jīng)過(guò)幾年仔細(xì)觀測(cè)和精心的資料整理，沃爾夫發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子數(shù)的平均變化周期為11.1年。觀測(cè)到的最短黑子周期為9年，最長(zhǎng)黑子周期為14年。到1 852年，他還發(fā)現(xiàn)地磁活動(dòng)和極光與太陽(yáng)活動(dòng)有關(guān)。沃爾夫提出將太陽(yáng)黑子數(shù)從一個(gè)極小到另一個(gè)極小之間的時(shí)間定為一個(gè)周期，并將1755年至1 766年的周期定為第一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周。

　　長(zhǎng)期積累的黑子觀測(cè)資料顯示，太陽(yáng)黑子活動(dòng)的強(qiáng)弱存在周期變化，周期短則9年，長(zhǎng)則1 3.6年，平均為1 1年。在開(kāi)始的幾年時(shí)間里，黑子不斷產(chǎn)生，活動(dòng)越來(lái)越加劇，黑子數(shù)達(dá)到極大的年份稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)峰年；在隨后的幾年中，黑子活動(dòng)逐漸減弱，黑子變少，黑子極少的年份就稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)谷年。國(guó)際天文學(xué)界規(guī)定，以1 755年作為太陽(yáng)黑子周期的開(kāi)元年，從1755年3月到1 766年為第一個(gè)太陽(yáng)周期。一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是：每月太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)的平滑值達(dá)到極小值。從1 766年以后，按11年周期排列序號(hào)。

　　從2008年開(kāi)始，太陽(yáng)進(jìn)入第24活動(dòng)周，專(zhuān)家預(yù)測(cè)，今年或明年將是第24活動(dòng)周的太陽(yáng)活動(dòng)峰年。在峰年這段時(shí)問(wèn)，除了黑子群在日面上的數(shù)量增多，太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)R增加外，其緯度分布也會(huì)從活動(dòng)周開(kāi)始時(shí)的位置向低緯度遷移。此外，太陽(yáng)的各種活動(dòng)也會(huì)在太陽(yáng)峰年期隨著黑子數(shù)的增加而發(fā)生相應(yīng)的變化，并經(jīng)常有太陽(yáng)耀斑爆發(fā)等現(xiàn)象出現(xiàn)，這會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生較大的影響。
　　在19世紀(jì)中期的時(shí)候，英國(guó)天文愛(ài)好者卡林頓（R.C.Carrington）致力于太陽(yáng)黑子的觀測(cè)?？诸D追蹤太陽(yáng)黑子在整個(gè)為期11年的活動(dòng)周期內(nèi)的變化，發(fā)現(xiàn)不僅黑子的數(shù)量產(chǎn)生變化，而且黑子分布的位置也會(huì)向太陽(yáng)的赤道移動(dòng)。

　　同一時(shí)間，與卡林頓一樣進(jìn)行太陽(yáng)周期規(guī)律研究的還有德國(guó)天文學(xué)家斯波勒（Gustav Spoerer）。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)，斯波勒發(fā)現(xiàn)在新的太陽(yáng)活動(dòng)周開(kāi)始時(shí)，黑子群出現(xiàn)的位置分別在太陽(yáng)南北半球緯度30°至45°附近，隨著太陽(yáng)活動(dòng)周的進(jìn)展，黑子群出現(xiàn)的緯度位置逐漸向赤道靠近。在太陽(yáng)活動(dòng)極大年附近，黑子群一般出現(xiàn)在15°附近。在太陽(yáng)活動(dòng)周的末尾，黑子群一般出現(xiàn)在8°附近。在每個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周即將結(jié)束時(shí)，新周期的黑子群已經(jīng)開(kāi)始在高緯度出現(xiàn)，舊太陽(yáng)活動(dòng)周的黑子群仍在低緯度出現(xiàn)。新周期和舊周期黑子群同時(shí)出現(xiàn)的局面大約可持續(xù)一年左右的時(shí)間。太陽(yáng)黑子出現(xiàn)緯度的位置隨太陽(yáng)活動(dòng)周發(fā)展而變化的規(guī)律，稱(chēng)為斯波勒定律。

　　太陽(yáng)黑子有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)太陽(yáng)黑子群中有兩個(gè)主要黑子，它們的磁極性相反。在同一個(gè)半球，各個(gè)黑子群的南北極性分布狀況是相同的。例如第22太陽(yáng)周，北半球黑子群的先導(dǎo)黑子一般為南極，后隨黑子為北極，即成對(duì)的黑子沿東西排列，分別為南極與北極，南半球相反。太陽(yáng)南北兩個(gè)半球，偶極黑子的極性秩序相反，在下一個(gè)黑子周，這種關(guān)系會(huì)顛倒。因此，一個(gè)完整的太陽(yáng)磁活動(dòng)周期是22年，稱(chēng)為磁活動(dòng)周。　　由于研究活動(dòng)周用黑子數(shù)的月平均平滑值，并且黑子數(shù)的未來(lái)變化也很復(fù)雜而難以推測(cè)，前一活動(dòng)周結(jié)束和后一活動(dòng)周開(kāi)始的劃界不是很清楚的，常有幾個(gè)月的重疊，在反常情況下甚至有1年～2年的重疊。第23到第24活動(dòng)周的轉(zhuǎn)變就是這樣的反常情況，在2008年1月看到在日面北半球中緯新出現(xiàn)的黑子群的磁極性變了，因而認(rèn)為第24活動(dòng)周開(kāi)始了。然而，從黑子數(shù)來(lái)說(shuō)，直到2009年8月才達(dá)到了極小。

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響,UFO中文網(wǎng)

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　　太陽(yáng)活動(dòng)的超長(zhǎng)周期

　　太陽(yáng)活動(dòng)除了明顯存在的約11年周期外，是否還存在其它更長(zhǎng)的周期，一直是許多學(xué)者探討的課題。早在1862年，沃爾夫根據(jù)當(dāng)時(shí)可供利用的黑子記錄，就曾指出太陽(yáng)活動(dòng)可能存在由7個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周組成的78年周期。從黑子11年周期變化曲線上可以直觀看出，一般在連續(xù)3、4個(gè)11年高峰后便接連3、4個(gè)11年低峰，總共持續(xù)的年數(shù)近于一個(gè)世紀(jì)，這一時(shí)間段也被稱(chēng)為世紀(jì)周期。
　　20世紀(jì)中葉，格萊斯堡（W.Gleissberg）取黑子1 1年周期的極大值的百年平滑值進(jìn)行分析，顯示平滑值的變化曲線有著明顯的周期性，極大值位于第3周和第9周，極小值位于第6周和第1 4周，所以有人亦將此周期稱(chēng)為格萊斯堡周期。

　　不過(guò)由于研究者所取方法不同，世紀(jì)周期的起止年份也不同。根據(jù)紹夫（J.Schove）收集、整理的古代黑子資料分析，世紀(jì)周期最短的只有40年，最長(zhǎng)的可達(dá)1 20年。而且世紀(jì)周期越強(qiáng)，它的上升期也越長(zhǎng)。太陽(yáng)活動(dòng)世紀(jì)周期反映了太陽(yáng)活動(dòng)平均強(qiáng)度的變化規(guī)律。

　　還有許多作者根據(jù)各種時(shí)段的黑子相對(duì)數(shù)年均值曲線，用數(shù)學(xué)分析方法進(jìn)行處理，得到其它一些周期，但都不是很可靠。即使是80年周期，因?yàn)閮H僅只有兩個(gè)多周期的結(jié)果，也不能完全肯定。另外兩個(gè)問(wèn)題是，太陽(yáng)活動(dòng)除了周期性變化外，是否還有其它不規(guī)則變化，以及太陽(yáng)活動(dòng)的1 1年周期這一重要特征是否長(zhǎng)期以來(lái)總是如此，或僅僅是太陽(yáng)在某一階段的特征，也值得探討。但由于近代用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)太陽(yáng)黑子的可靠記錄只有300多年，因此要探討太陽(yáng)活動(dòng)的超長(zhǎng)期變化，只能借助于一些其它的途徑。

　　極光是由太陽(yáng)耀斑等發(fā)射的高能粒子流轟擊地球大氣后，引起大氣原子和分子激發(fā)產(chǎn)生的，因此地球上每年極光發(fā)生頻數(shù)與黑子相對(duì)數(shù)年均值存在強(qiáng)相關(guān)。紹夫曾于1962年根據(jù)歐洲以及中國(guó)、日本等東方國(guó)家歷史的極光記錄，整理發(fā)表了自公元前500年至1959年間每十年發(fā)生的極光頻數(shù)，分析結(jié)果顯示，2000多年來(lái)的太陽(yáng)活動(dòng)變化中，除了1 1年周期外，似乎還存在著長(zhǎng)度約為200年的雙世紀(jì)周期，即偶數(shù)世紀(jì)的活動(dòng)強(qiáng)于奇數(shù)世紀(jì)。又因?yàn)檫@個(gè)周期和八大行星的會(huì)合周期接近，所以有人又稱(chēng)之為太陽(yáng)活動(dòng)的行星周期。
　　另外一種可以用于探討太陽(yáng)活動(dòng)超長(zhǎng)期變化的資料，是古樹(shù)年輪中的同位素碳14的含量。資料分析顯示，太陽(yáng)活動(dòng)水平并不是平穩(wěn)和均勻變化的，而是經(jīng)歷過(guò)一系列的極大期和極小期，然而這些極大期和極小期的分布還看不出明顯的規(guī)律性。

　　目前太陽(yáng)活動(dòng)正處在大約從1 800年開(kāi)始的“現(xiàn)代極大期”，而離此最近的是兩個(gè)極小期和一個(gè)極大期，它們是1 460年～1 550年問(wèn)的“斯波勒極小期”和1 645年～1 71 5年間的“蒙德極小期”，以及1110年～1 260年問(wèn)的“中世紀(jì)極大期”。

　　利用古代目視黑子的記錄，可以研究太陽(yáng)活動(dòng)的周期性的變化。我國(guó)天文學(xué)家利用公元前43年至1 638年歷史上的黑子目視記錄，通過(guò)相關(guān)和自相關(guān)分析及其它方法，得到了2000年來(lái)太陽(yáng)活動(dòng)的變化情況，在許多方面補(bǔ)充和糾正了其他研究者得出的結(jié)論。比如，Eddy曾提出，太陽(yáng)活動(dòng)的11年周期在“蒙德極小期”期間和這之前可能并不存在。我國(guó)學(xué)者根據(jù)史書(shū)上的目視黑子記錄分布規(guī)律進(jìn)行研究，得出即使在太陽(yáng)活動(dòng)較弱的“蒙德極小期”期間，仍然能夠發(fā)現(xiàn)其存在的1 1年周期性，進(jìn)一步肯定了太陽(yáng)活動(dòng)1 1年周期存在的連續(xù)性。

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自從1801年赫歇耳提出了降雨量與太陽(yáng)黑子之間存在著相關(guān)性后，許多科學(xué)家都對(duì)太陽(yáng)和地球之間的關(guān)系進(jìn)行了細(xì)致的研究。如今，太陽(yáng)活動(dòng)和一些地球物理現(xiàn)象之間的關(guān)系研究，已形成一門(mén)生氣勃勃的地球物理學(xué)和太陽(yáng)物理學(xué)之間的邊緣科學(xué)――日地關(guān)系學(xué)。太陽(yáng)活動(dòng)直接或間接地影響著地球上的物理環(huán)境和人類(lèi)生活。
　1. 太陽(yáng)是一個(gè)超級(jí)實(shí)驗(yàn)室
　
　　太陽(yáng)是一個(gè)巨大的物理實(shí)驗(yàn)室，太陽(yáng)上獨(dú)特的超高溫、超高壓和巨大的物理尺度等結(jié)合起來(lái)所提供的物理?xiàng)l件是地球上實(shí)驗(yàn)室所無(wú)法達(dá)到的。通過(guò)對(duì)太陽(yáng)的觀測(cè)研究，極大地促進(jìn)了原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、等離子體物理學(xué)和磁流體力學(xué)等學(xué)科的發(fā)展。
　　2. 太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響
　　極光現(xiàn)象在靠近地球的極區(qū)，晚上常?？梢钥匆?jiàn)天空中閃耀著絢麗多彩、變化多端的光帶，這就是極光。極光就是太陽(yáng)發(fā)射出的高速帶電粒子流到達(dá)地球后，在磁場(chǎng)的作用下，與地球兩極地區(qū)高空大氣分子相互作用產(chǎn)生的高能物理現(xiàn)象。觀測(cè)表明，極光出現(xiàn)的強(qiáng)度和頻繁程度與太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱有密切的關(guān)系。
　　地球磁暴太陽(yáng)上存在的11年周期或更長(zhǎng)周期活動(dòng)現(xiàn)象。每當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)峰年太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)增加，耀斑爆發(fā)、日冕物資拋射等現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，并且發(fā)射出大量高能帶電粒子到達(dá)地球時(shí)，就會(huì)擾亂地球原有的磁場(chǎng)，引起地球磁暴。
　　對(duì)無(wú)線電通訊和電力的影響當(dāng)太陽(yáng)發(fā)射出大量高能帶電粒子運(yùn)動(dòng)到近地空間時(shí)，會(huì)干擾無(wú)線電通訊和地面電力傳輸，太陽(yáng)發(fā)生大規(guī)模的爆發(fā)性活動(dòng)事件時(shí)，有關(guān)部門(mén)需要準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)措施。
　　對(duì)宇航的影響高能帶電粒子流也會(huì)干擾和破壞空間探測(cè)器的設(shè)備和運(yùn)行，甚至威脅到宇航員的生命安全，因此，宇航探測(cè)設(shè)備必需充分考慮到這個(gè)因素，要對(duì)地球附近以及航線區(qū)域的磁場(chǎng)狀況、太陽(yáng)風(fēng)狀況有詳細(xì)的了解，并考慮好預(yù)防措施。
　　對(duì)地球?yàn)?zāi)害的影響太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球上一些災(zāi)害性事件的影響，是許多科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)所關(guān)心的研究課題。資料顯示，太陽(yáng)活動(dòng)周期與地球上水旱災(zāi)害和寒暖變化，地震有一定的關(guān)系。例如，研究表明水旱寒暖的年份和地震發(fā)生的次數(shù)都和太陽(yáng)活動(dòng)的11年和22年的周期相關(guān)。
　　對(duì)人體的影響天文因素與人類(lèi)健康和行為的統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，在太陽(yáng)活動(dòng)引起地球磁暴期間，人的神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)變化非常敏感，某些疾病、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。目前這類(lèi)課題還處于研究階段。

　　3. 太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)
　　太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)影響日地空間環(huán)境，活動(dòng)劇烈時(shí)，地球的大氣和磁環(huán)境也會(huì)發(fā)生改變，從而影響人類(lèi)的通訊系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等，甚至?xí)ぐl(fā)自然災(zāi)害。因此，太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響已引起人類(lèi)的廣泛關(guān)注，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)太陽(yáng)活動(dòng)已成為當(dāng)今社會(huì)的需要。
　　科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)掌握了太陽(yáng)活動(dòng)的基本規(guī)律，有能力對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)做出各種時(shí)間尺度的預(yù)報(bào)，例如長(zhǎng)期預(yù)報(bào)可預(yù)報(bào)太陽(yáng)活動(dòng)周的黑子數(shù)；中期預(yù)報(bào)可提前幾個(gè)月或者幾天預(yù)報(bào)太陽(yáng)黑子、太陽(yáng)爆發(fā)等的變化趨勢(shì)；短期預(yù)報(bào)則可預(yù)報(bào)1―3天的太陽(yáng)耀斑爆發(fā)事件。國(guó)際上已成立了太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)中心，中國(guó)在20世紀(jì)60年代也已形成了太陽(yáng)活動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)與預(yù)報(bào)網(wǎng)。全球聯(lián)網(wǎng)資源共享、聯(lián)合監(jiān)測(cè)，將進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)太陽(yáng)活動(dòng)的準(zhǔn)確率。
　　太陽(yáng)是地球萬(wàn)物光和熱的源泉，太陽(yáng)又是一個(gè)巨大的天然實(shí)驗(yàn)室，深入開(kāi)展對(duì)太陽(yáng)的研究，有助于推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，也將對(duì)航天事業(yè)和人民日常生活提供巨大的幫助。太陽(yáng)是天文學(xué)中一個(gè)獨(dú)特，而又極其重要的研究對(duì)象。

太陽(yáng)活動(dòng)變化與地球氣候

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響,UFO中文網(wǎng)

從銀河系的范圍來(lái)看，太陽(yáng)是顆極為穩(wěn)定的恒星。盡管一些恒星表現(xiàn)出強(qiáng)烈的脈沖，大小及亮度會(huì)發(fā)生大幅度波動(dòng)，有時(shí)甚至?xí)?，但是?1年的太陽(yáng)活動(dòng)周期中，我們太陽(yáng)的亮度只發(fā)生了0.1%的變化，這一變化微不足道。

　　然而，研究人員逐漸認(rèn)識(shí)到：即使這些看來(lái)很小的變化也會(huì)對(duì)地球氣候產(chǎn)生重大的影響。美國(guó)全國(guó)研究理事會(huì)（NRC）發(fā)布了一則新報(bào)告——《太陽(yáng)活動(dòng)變化對(duì)地球氣候的影響》，有關(guān)太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響，報(bào)告中列出了一些極為復(fù)雜的機(jī)制。

　　要想了解太陽(yáng)與地球氣候之間的關(guān)系，需要掌握非常寬泛的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，涉及等離子物理學(xué)、太陽(yáng)活動(dòng)、大氣化學(xué)、流體力學(xué)和高能粒子物理學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，甚至還需要掌握地球歷史學(xué)方面的知識(shí)。然而，沒(méi)有任何一個(gè)研究人員擁有解決問(wèn)題所需的全部知識(shí)。為了取得進(jìn)展，全國(guó)研究理事會(huì)不得不將許多領(lǐng)域的專(zhuān)家集中在一個(gè)專(zhuān)題討論會(huì)上。這則報(bào)告概括了他們的集體成果，真正地在多學(xué)科相互關(guān)系中提出了問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

　　參與人員之一、科羅拉多大學(xué)大氣及空間物理實(shí)驗(yàn)室的格雷格·柯普指出：盡管在11年的太陽(yáng)活動(dòng)周期中太陽(yáng)亮度有所變化，總輻射量只增加了0.1%，然而這樣小的變化仍然具有重大影響?！凹词乖谔貏e短的時(shí)期內(nèi)照射亮度上發(fā)生0.1%的變化，其影響也會(huì)超過(guò)所有其他能量來(lái)源所產(chǎn)生的影響總和，包括來(lái)自地球核心的自然放射能在內(nèi)?！笨缕照f(shuō)。
　　太陽(yáng)的極度紫外線輻射（EUV）是一個(gè)特別重要的影響因素，這種輻射往往在太陽(yáng)活動(dòng)峰年前后的年份達(dá)到高峰期。在波長(zhǎng)相對(duì)較短的極度紫外線輻射期間，太陽(yáng)輻射量的變化就不是小小的0.1%了，而是猛增10倍或更大，這會(huì)嚴(yán)重地影響到上層大氣的化學(xué)成分和熱結(jié)構(gòu)。

　　幾個(gè)研究人員討論了上層大氣的變化如何轉(zhuǎn)移下來(lái)影響地球表面。其實(shí)，太陽(yáng)有著許多“自上而下”的影響通道。例如，戈達(dá)德太空飛行中心的查爾斯·杰克曼描述道：平流層中太陽(yáng)釋放的高能粒子和宇宙射線會(huì)將臭氧的水平減少幾個(gè)百分點(diǎn)。由于臭氧吸收紫外線輻射，較少的臭氧意味著較多的太陽(yáng)紫外線會(huì)到達(dá)地球表面。
　　美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）的艾薩克·赫爾德將這一研究推進(jìn)了一步。他描述了平流層中的臭氧減少可能會(huì)改變下面大氣的動(dòng)力學(xué)。 “臭氧減少導(dǎo)致極地平流層溫度的降低，極地平流層溫度降低又會(huì)增加對(duì)流層頂附近的水平溫度變化率?！彼忉屨f(shuō)，“這樣就會(huì)通過(guò)中緯度氣漩改變角動(dòng)量的通量，角動(dòng)量很重要，因?yàn)閷?duì)流層的角動(dòng)量控制著地球表面的西風(fēng)帶?！睋Q句話說(shuō)，通過(guò)一系列復(fù)雜的因素，太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)上層大氣的影響可以促使地面風(fēng)暴改變軌跡。

　　專(zhuān)題討論會(huì)上的研究人員提出的許多機(jī)制有著一種魯布·戈德堡機(jī)械式的性質(zhì)。他們中有的根據(jù)多層大氣與海洋之間的多級(jí)別相互作用進(jìn)行研究，有的依靠化學(xué)進(jìn)行研究，其余的依靠熱力學(xué)或流體力學(xué)進(jìn)行研究。這僅僅是因?yàn)閱?wèn)題很復(fù)雜，不代表問(wèn)題不存在。

　　的確是這樣，國(guó)家大氣研究中心（NCAR）的杰拉爾德·米爾提出了具有說(shuō)服力的證據(jù)，證據(jù)表明太陽(yáng)活動(dòng)變化正在對(duì)氣候產(chǎn)生持久性的影響，尤其是對(duì)太平洋地區(qū)的氣候。這則報(bào)告中說(shuō)：在太陽(yáng)黑子峰年期，研究人員觀察海面氣溫資料的時(shí)候，他們發(fā)現(xiàn)熱帶太平洋表現(xiàn)出顯著的拉尼娜式氣候模式，赤道附近的東太平洋地區(qū)溫度幾乎降低了1攝氏度。此外，報(bào)告中還說(shuō)：“有跡象表明，中緯度南北太平洋地區(qū)的海平面氣壓高于正常水平，太平洋熱帶輻合帶（ITCZ）和南太平洋輻合帶（SPCZ）的降雨量也有所增加?！边@些都跟太陽(yáng)黑子周期的高峰期有關(guān)。

　　太陽(yáng)活動(dòng)周期信號(hào)在太平洋地區(qū)反映得非常強(qiáng)烈，米爾及同事開(kāi)始懷疑太平洋氣候系統(tǒng)中有一種力量起到了強(qiáng)化信號(hào)的作用。“有關(guān)地球的氣候系統(tǒng)之謎，其中之一就是：如果11年的太陽(yáng)活動(dòng)周期中擁有相對(duì)較小的波動(dòng)，研究人員就會(huì)觀測(cè)到熱帶太平洋地區(qū)氣候信號(hào)的巨大變化。”他們利用超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)氣候進(jìn)行模擬，證明了在大氣和海洋的相互作用中不但需要“自上而下”的機(jī)制，還需要“自下而上”機(jī)制，才能夠加強(qiáng)太陽(yáng)對(duì)太平洋表面的影響力度。

　　近些年，研究人員考慮到了太陽(yáng)有可能在全球變暖中起到一定的作用。畢竟，太陽(yáng)是我們地球熱量的主要來(lái)源。然而，全國(guó)研究理事會(huì)的報(bào)告表明，太陽(yáng)活動(dòng)變化造成的影響只是局部的，而不是全球性的。太平洋地區(qū)只是其中的一個(gè)例子。

　　美國(guó)國(guó)家大氣研究中心的卡斯珀·阿曼在報(bào)告中指出：“地球輻射平衡被打破的時(shí)候，例如，在太陽(yáng)活動(dòng)周期的影響發(fā)生了變化之時(shí)，并不是所有的地點(diǎn)都受到相同的影響。赤道附近的太平洋中部地區(qū)溫度通常會(huì)降低，秘魯境內(nèi)河流的流量會(huì)減少，美國(guó)西部氣候會(huì)更加干燥?！?
　　美國(guó)麻省大學(xué)的雷蒙德·布拉德利研究了太陽(yáng)活動(dòng)的歷史資料，這些資料由放射性同位素記錄在樹(shù)木年輪和冰芯中。他說(shuō)，太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)區(qū)域降雨量的影響比對(duì)氣溫的影響更大。“如果說(shuō)太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)氣候的確有影響的話，這種影響會(huì)通過(guò)整體循環(huán)的變化表現(xiàn)出來(lái)，而不會(huì)直接影響溫度信號(hào)?！边@一觀點(diǎn)跟政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）的結(jié)論以及全國(guó)研究理事會(huì)以前的報(bào)告是一致的。該觀點(diǎn)認(rèn)為：在過(guò)去的50年中，太陽(yáng)活動(dòng)變化并沒(méi)有引起全球變暖。

　　研究人員認(rèn)為，太陽(yáng)活動(dòng)跟蒙德極小期之間很可能存在許多關(guān)聯(lián)。蒙德極小期是17世紀(jì)至18世紀(jì)早期缺乏太陽(yáng)黑子的70年，是小冰期最冷的一段時(shí)間，當(dāng)時(shí)歐洲和北美經(jīng)歷了極為寒冷的冬季。這種區(qū)域性的降溫機(jī)制可能是太陽(yáng)極度紫外線輻射量降低造成的，然而這只是推測(cè)。
　　斯克里普斯海洋研究所的丹·盧賓指出：通過(guò)觀測(cè)銀河系其他位置的類(lèi)日恒星，來(lái)確定同類(lèi)嚴(yán)重極小期的發(fā)生頻度，這是很有價(jià)值的?！皩?duì)類(lèi)日恒星系統(tǒng)中嚴(yán)重極小期發(fā)生頻度的初步估計(jì)為10%至30%，這意味著太陽(yáng)的影響可能會(huì)讓人難以承受。更新的研究利用了歐洲宇航局依巴谷天體測(cè)量衛(wèi)星（Hipparcos）獲得的數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)乜紤]了恒星的金屬性，將上述估計(jì)數(shù)字降至不到3%?！边@個(gè)數(shù)字不大，但具有重大意義。

　　的確，目前的太陽(yáng)可能是一個(gè)蒙德極小期開(kāi)始階段。正在進(jìn)行中的第24個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期是50多年中活動(dòng)最弱的。而且，眾說(shuō)不一的證據(jù)顯示，太陽(yáng)黑子的磁場(chǎng)力度有長(zhǎng)期弱化下去的趨勢(shì)。國(guó)家太陽(yáng)天文臺(tái)的馬特·佩恩和威廉·利文斯頓預(yù)計(jì)：到第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期到來(lái)的時(shí)候，太陽(yáng)上的磁場(chǎng)將會(huì)變得很弱，如果有太陽(yáng)黑子形成的話，那也會(huì)是極少的。有關(guān)日震學(xué)及表面極區(qū)的獨(dú)立研究?jī)A向于支持他們的結(jié)論。（注：佩恩和利文斯頓沒(méi)有參與全國(guó)研究理事會(huì)專(zhuān)題討論會(huì)的活動(dòng)。）　　“在這個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期中，如果太陽(yáng)真的正在進(jìn)入一個(gè)我們不熟悉的階段，那么我們需要加倍努力地來(lái)了解太陽(yáng)活動(dòng)與氣候之間的關(guān)系?！泵绹?guó)國(guó)家航空航天局“與星同在計(jì)劃部”的利卡·古哈薩庫(kù)塔指出，“關(guān)于如何啟動(dòng)下一步的研究，該報(bào)告提出了一些好主意?！薄芭c星同在計(jì)劃部”資助了全國(guó)研究理事會(huì)的研究。

　　在專(zhuān)題小組討論結(jié)束時(shí)，研究人員找出了接下來(lái)可能要進(jìn)行的幾項(xiàng)研究。其中最重要的一項(xiàng)就是部署一架輻射測(cè)量成像儀。目前測(cè)量太陽(yáng)輻射總量所利用的設(shè)備將所有的太陽(yáng)輻射歸為一個(gè)數(shù)值：將所有不同緯度、經(jīng)度和波長(zhǎng)的輻射歸結(jié)為一個(gè)總輻射量。在跟蹤太陽(yáng)輻射輸出的一系列時(shí)段中，這一綜合結(jié)果成了唯一的數(shù)值。
　　事實(shí)上，正如太陽(yáng)物理學(xué)應(yīng)用公司的彼得·?？栔赋龅哪菢樱禾?yáng)輻射的測(cè)量比較復(fù)雜。太陽(yáng)不是一個(gè)亮度統(tǒng)一的普通球體，相反，太陽(yáng)盤(pán)面上布滿(mǎn)了黑子造成的暗區(qū)和被稱(chēng)為耀斑的明亮磁泡。從根本上來(lái)講，輻射測(cè)量成像技術(shù)可以繪制太陽(yáng)表面圖，揭示黑子和耀斑對(duì)太陽(yáng)輻射的影響。其中，耀斑是特別有趣的。盡管在太陽(yáng)活動(dòng)最弱期太陽(yáng)黑子往往會(huì)消失，但明亮的耀斑不會(huì)消失。這也許可以解釋?zhuān)瑸槭裁刺?yáng)敏感型同位素碳14和鈹10的古氣候記錄，甚至在蒙德極小期也僅僅表現(xiàn)出微弱的11年周期性。將一架輻射測(cè)量成像儀部署在未來(lái)的太空觀測(cè)站中，會(huì)增進(jìn)研究人員的了解，他們會(huì)認(rèn)識(shí)到：需要將有關(guān)太陽(yáng)活動(dòng)與氣候關(guān)系的探究寄托于未來(lái)長(zhǎng)期無(wú)黑子出現(xiàn)的時(shí)段。
　　一些出席討論會(huì)的人員強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)：需要將有關(guān)太陽(yáng)與氣候關(guān)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化編排，使之在多學(xué)科的研究中得到廣泛的應(yīng)用。由于太陽(yáng)對(duì)氣候的影響機(jī)制很復(fù)雜，來(lái)自各個(gè)領(lǐng)域的研究人員必須協(xié)作才能夠成功地模擬出這些機(jī)制，然后再將互相矛盾的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。美國(guó)國(guó)家航空航天局、國(guó)家海洋和大氣局和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)之間應(yīng)該不斷加強(qiáng)合作，這是這一研究過(guò)程的關(guān)鍵。

　　國(guó)家航空航天局總部的氣候科學(xué)家哈爾·馬林研究了這則報(bào)告后指出：“討論會(huì)成員提出了許多有趣的可能性。然而，如果說(shuō)有量化分析的話，也沒(méi)有量化到能夠使我們確切地估計(jì)對(duì)氣候影響的程度?！崩镁唧w而完美的模擬系統(tǒng)使可能性變得確切起來(lái)，對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)主要的挑戰(zhàn)。
　　最后，許多參加討論會(huì)的人們注意到，通過(guò)樹(shù)木年輪和冰芯等古氣候記錄來(lái)揭示太陽(yáng)活動(dòng)與氣候的關(guān)系是有難度的。地球磁場(chǎng)的變化和大氣循環(huán)可能會(huì)影響到放射性同位素的沉積狀況，這些比太陽(yáng)活動(dòng)的實(shí)際影響要大得多。關(guān)于太陽(yáng)輻射量，更加完善的長(zhǎng)期資料可能被記錄在巖石中和月球或火星的沉積層中。研究其他星球可能會(huì)使我們掌握地球的關(guān)鍵信息。

太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球的影響

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響,UFO中文網(wǎng)

目前，太陽(yáng)活動(dòng)已經(jīng)逐漸進(jìn)入第24太陽(yáng)活動(dòng)周高年，劇烈的太陽(yáng)爆發(fā)事件逐漸增加。此次太陽(yáng)風(fēng)暴即由編號(hào)為11429的太陽(yáng)黑子群爆發(fā)的強(qiáng)耀斑引起。據(jù)美國(guó)氣象部門(mén)預(yù)報(bào)，這一黑子群8日晚再次噴發(fā)，地球本周末再次迎來(lái)一次較溫和的太陽(yáng)風(fēng)暴。

　　太陽(yáng)風(fēng)暴的主要物質(zhì)來(lái)源是太陽(yáng)表面釋放出的氣體和帶電粒子流。這些粒子攜帶的能量驚人，通常會(huì)以每小時(shí)幾百萬(wàn)公里的速度向地球襲來(lái)?？茖W(xué)家認(rèn)為，太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)對(duì)地球造成以下幾種影響。
　　短波通信受干擾：由于短波通信需借助位于地表70到500公里高度的電離層連續(xù)反射來(lái)傳播信號(hào)，所以當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)暴產(chǎn)生的Ｘ光輻射引起電離層出現(xiàn)地磁紊亂后，通信就會(huì)中斷。
　　航空航天受影響：太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)損壞航天器并影響宇航員及高緯或極區(qū)飛機(jī)上乘客的健康。上個(gè)世紀(jì)70年代的一次太陽(yáng)風(fēng)暴曾導(dǎo)致大氣活動(dòng)加劇，增加了當(dāng)時(shí)屬于蘇聯(lián)的“禮炮”號(hào)空間站的飛行阻力，從而使其脫離了原來(lái)的軌道。

　　供電系統(tǒng)遭破壞：1989年發(fā)生的一次強(qiáng)太陽(yáng)風(fēng)暴曾使加拿大魁北克省和美國(guó)新澤西州的供電系統(tǒng)受到破壞，造成的損失超過(guò)10億美元。
　　太陽(yáng)風(fēng)暴雖然可能對(duì)航空、航天、通信、電力等產(chǎn)生影響，但對(duì)人體的影響卻微乎其微，這是因?yàn)樘?yáng)風(fēng)暴爆發(fā)時(shí)面向地球噴射的帶電粒子只是其中的一小部分，而且在穿越日地間上億公里的路程時(shí)，大多消失在漫漫旅程中。即便接近地球了，這些帶電粒子絕大部分也會(huì)被地球磁場(chǎng)和外層大氣攔截住，所以太陽(yáng)風(fēng)暴不會(huì)對(duì)人類(lèi)的生命活動(dòng)造成威脅，人們不必?fù)?dān)心它會(huì)影響健康和生活。
　　因此，對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴既不要過(guò)分擔(dān)心，也不要等閑視之?？茖W(xué)家們現(xiàn)在利用先進(jìn)的探測(cè)裝置已經(jīng)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行預(yù)測(cè)，地球上的人們大可不必為之憂(yōu)慮。

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響有多大?

太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響,UFO中文網(wǎng)

　　空間天氣和人類(lèi)關(guān)系密切，太陽(yáng)風(fēng)暴可能對(duì)高度信息化的人類(lèi)社會(huì)以災(zāi)難性打擊。首當(dāng)其沖的受害者是人造衛(wèi)星。2000年7月14日，日本的“宇宙學(xué)和天體物理高新衛(wèi)星”(ASCA)在太陽(yáng)風(fēng)暴中失去能源，姿態(tài)失控，幾個(gè)月后便墜入了大氣層。在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，太陽(yáng)風(fēng)暴就能使人造衛(wèi)星的壽命縮短大約兩年。因?yàn)閹щ娏Ｗ訒?huì)侵蝕衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池板，同時(shí)它還會(huì)在電路中引發(fā)錯(cuò)誤的指令，或者造成放電等衛(wèi)星故障。此外，太陽(yáng)風(fēng)暴能量的注入會(huì)使得地球大氣層膨脹，增加了低軌衛(wèi)星的大氣阻尼，讓它們提早墜落。

　　接下來(lái)毀壞的是供電系統(tǒng)。1989年3月13日，加拿大魁北克省有600萬(wàn)人在沒(méi)有電力的情況下度過(guò)了9個(gè)小時(shí)，因?yàn)樘?yáng)風(fēng)暴毀壞了電網(wǎng)中的變壓器。侵入的等離子體會(huì)造成地球磁場(chǎng)的快速變化，變化的磁場(chǎng)在電網(wǎng)中誘導(dǎo)產(chǎn)生電流。但是電_網(wǎng)的設(shè)計(jì)無(wú)法應(yīng)付這些直流電，于是最大的危險(xiǎn)就會(huì)出現(xiàn)在電網(wǎng)中造價(jià)高昂且難于更換的變壓器上。不斷上升的直流電會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，它會(huì)使得不堪重負(fù)的變壓器磁核飽和，其結(jié)果就是變壓器的銅線升溫熔化。

　　太陽(yáng)風(fēng)暴還會(huì)影響GPS的無(wú)線電信號(hào)。它不僅會(huì)干擾傳播信號(hào)的電離層，還會(huì)產(chǎn)生額外的噪音信號(hào)。在2003年萬(wàn)圣節(jié)的太陽(yáng)風(fēng)暴中，除了民航客機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)受到影響，太陽(yáng)風(fēng)暴中的高能粒子還干擾了飛機(jī)的無(wú)線電通訊。特別是對(duì)于高緯度地區(qū)的航線，由于地球磁場(chǎng)的保護(hù)作用較弱，太陽(yáng)風(fēng)暴甚至?xí)沟煤桨喔淖兒骄€達(dá)數(shù)天之久。
　　太陽(yáng)每隔11年就會(huì)進(jìn)入一次活動(dòng)高峰年，會(huì)向外面拋出很多物質(zhì)，就像‘打噴嚏’一樣，這讓離它1.5億萬(wàn)千米的地球也“感冒”。其實(shí)太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)人類(lèi)的影響一直存在，只是近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)建立的高技術(shù)系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)這些系統(tǒng)的依賴(lài)程度越來(lái)越高。然而，這些系統(tǒng)對(duì)于周?chē)h(huán)境的變化也越來(lái)越敏感，因而技術(shù)系統(tǒng)的災(zāi)害事件對(duì)人類(lèi)社會(huì)影響的程度也會(huì)越來(lái)越大。目前來(lái)看，對(duì)于太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)敏感的高技術(shù)系統(tǒng)主要有：航天、通信、導(dǎo)航、電網(wǎng)、輸油管道等系統(tǒng)。

　　但是太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球的影響并非那么“聳人聽(tīng)聞”。太陽(yáng)風(fēng)暴的影響主要集中在外太空，而由于地球磁場(chǎng)和大氣層的阻擋效應(yīng)，生活在地球上并不會(huì)因此受到過(guò)于明顯的干擾。專(zhuān)家們表示，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)暴活動(dòng)活躍時(shí)，黑子不斷燃燒、爆炸，期間釋放的大量紫外線會(huì)使地球上空的電離層濃度突然增加，吸收掉短波的能量，從而造成對(duì)短波無(wú)線電信號(hào)的干擾。但日常生活中人們使用的手機(jī)，包括部分無(wú)線電都不通過(guò)電離層傳播信號(hào)，因此一般的太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球表面的通信影響不會(huì)太大。理論上，一般的太陽(yáng)風(fēng)暴強(qiáng)度還不至于沖破地球大氣和磁場(chǎng)的保護(hù)，對(duì)地球上的現(xiàn)存物種構(gòu)成致命威脅。

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來(lái)自： ldjsld > 《星際政治　外星人與UFO之謎》

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