>> 您正在收聽的節(jié)目改編自上海教育出版社引進出版的科普書《太陽王》，由英國的斯圖爾特·克拉克著，本節(jié)目的播出已經(jīng)獲得了上海教育出版社的授權，在此表示感謝。

1995 年12 月 2 日，太陽和太陽圈探測器（簡稱 SOHO） 成功發(fā)射，它是一顆繞日公轉的太陽衛(wèi)星，在繞日公轉的同時，也圍繞著日地連線的第一拉格朗日點轉動，時刻不停地注視著耀眼地太陽。

圖：SOHO 探測器

時間走到了 2003 年 10 月，SOHO 的負責人坐在美國國家航空航天局（NASA）位于巴爾的摩的戈達德太空飛行中心（GSFC）中，看著 SOHO 正遭受著有生以來最強烈的太陽風暴，除了祈望探測器能夠保持完好無損，也別無他法。

圖：NASA 巴爾的摩的戈達德太空飛行中心

就在幾個星期以前，太陽沸騰的表面還沒有任何活動的跡象，看上去如此安靜，以至于科學家認為它已經(jīng)進入周期性的休眠期。然而就在這時，太陽開始震動了。

10 月初，SOHO 偵測到太陽核心發(fā)出一種雜音，科學家們開始尋找這種雜音產生的原因?？墒?，在太陽的可見表面什么都沒找到，因此，他們猜想，或許是在環(huán)繞太陽的另一邊有猛烈的沖擊波發(fā)生?，F(xiàn)在，只能等太陽慢慢轉過來，才能看到那是什么東西。

10月18日，科學家們發(fā)現(xiàn)在接近太陽東邊有塊地方變得暗了。起初幾乎看不見，只是一小塊瑕疵。24 小時后，瑕疵長大成一塊丑陋的淤青，面積比地球的 7 倍還要大。這是一個巨大的太陽黑子。盡管太陽黑子會時不時地出現(xiàn)，但是通常沒有這么大。我們上期說過太陽黑子是怎么形成的，簡單來說，就是當太陽的磁結，也就是磁場集聚的地方，從內部爆發(fā)，就會導致周圍的氣體稍微冷卻，使得它看起來比其他地方暗淡，這就是太陽黑子。

天文學家現(xiàn)在知道太陽耀斑通常在太陽黑子的上方爆發(fā)，不久之后該處的太陽黑子就會裂開。10月19日，這一期間發(fā)生的第一次耀斑出現(xiàn)在飽滿的黑子上。在太陽照射到地球的這一面，耀斑產生的太陽風立刻讓無線電通信中斷了將近 1 個小時。然而耀斑并沒有減弱，黑子繼續(xù)變大，太陽也繼續(xù)震動。這個現(xiàn)象很不尋常，令科學家們感到費解，這難道意味著另一個太陽黑子即將完全形成嗎？

10月21日，通過分析 SOHO 每隔 15 分鐘發(fā)回的序列圖像，科學家們證實了前面的疑慮。在太陽的正面，科學家們從視野范圍邊緣看到，在太陽東側的地平線上，有大爆發(fā)留下的痕跡。爆發(fā)時有一團火熱的氣體不斷膨脹并擴散到太空中。自那天之后，從 SOHO 傳回的圖像上可以看到有沸騰的氣體噴出，表明在同一個地方再次發(fā)生了爆發(fā)。在太陽反面的邊緣肯定也有一個巨大的太陽黑子?？茖W家們估計，隨著太陽的自轉幾天后就可以看到它了。

同時，科學家們繼續(xù)觀察著第一次出現(xiàn)的那個非常巨大的太陽黑子。到了10月22日，太陽耀斑再次出現(xiàn)，這次爆發(fā)引發(fā)了太陽氣體的大噴發(fā)。噴出的氣團大的可以一口吞掉地球，在這個氣團中，包含著各種各樣的帶電粒子，溫度高達數(shù)百萬攝氏度，這比烤箱中的空氣熱一萬倍。隨著科學家們看著那團云氣持續(xù)膨脹并散發(fā)到太空中，他們意識到這些云氣可能會波及地球。

耀斑爆發(fā)的光線和 X 射線只需要 8 分鐘就可以穿越我們和太陽之間的 1.5 億公里的距離，然而每次噴發(fā)出的重粒子的速度相對較慢，需要18到48小時才能到達地球。隨著粒子流到達時刻的逼近，宇航員邁克爾·福爾和亞歷山大·卡列里藏進了國際空間站防御力最強的太空艙中，以躲避致命“風暴”。航空公司指示飛行員降低飛行高度，希望地球大氣層能夠保護乘客和機組人員避開強度高于平常水平的輻射。當太陽“風暴”出現(xiàn)時，南極和北極更容易遭受高強度的輻射，所以航空公司會指導很多航班改變航行路線，以避開靠近兩極的航線。

“風暴”帶來了巨大的影響。

在太陽“風暴”侵襲地球大約半小時前，它先掃過 SOHO，導致探測器上安裝的相機出現(xiàn)故障，敏感設備面臨因電荷積累而產生短路的危險。好在 SOHO 挺過來了，然而并非每一顆衛(wèi)星都那么幸運。第一個“電子受害者”是日本航空航天探索局的綠色二號氣象衛(wèi)星，它在“風暴”襲擊時信號全部中斷，從此杳無音訊，就像風箏斷了線。有很多衛(wèi)星都出現(xiàn)了暫時性故障，或者保護性關閉了，等待地面控制人員發(fā)出重新啟動的信號。通常，太陽“風暴”會讓太空飛船導航裝置暫時失效。飛船上有種小攝影機叫做星體追蹤儀，通過觀測恒星來指引太空飛船的方向。如果關掉星體追蹤儀，飛船就無法定向。這有可能導致飛船朝著四面八方胡亂噴氣調整自己的方位。

在地球上，雖然天文觀測者注意到了空中閃耀的極光，但規(guī)模不算大，也沒有引起人們太大的注意。隨著太陽轉動，太陽黑子繼續(xù)噴發(fā)出一波又一波的帶電物質。每噴出一次，這些帶電物質就更容易直接打到地球上。在10月26日，太陽黑子已經(jīng)長大到比地球直徑的 10 倍還要大。

第二個太陽黑子后來出現(xiàn)在太陽東部邊緣，在尺度上比第一個更大?？吹揭粋€巨大的太陽黑子已經(jīng)很令人吃驚了，一下子看到兩個，那就令人感到恐怖了。大家可以看下當時這兩個巨大的太陽黑子長什么樣。

圖： 每組黑子的尺度大約是地球的10倍

 （圖片來源：NSO /AURA/ NSF /比爾·利文斯頓）

接下來的爆發(fā)仍在繼續(xù)，每天都有新的耀斑和噴發(fā)。地球是否會遭受襲擊已不再是個問題了，問題是這次沖擊到底會有多強。已經(jīng)有一些科學家開始感到憂心忡忡，發(fā)出了警告，這似乎是人類進入電氣時代之后，所能遭遇到的最強烈的一次太陽風暴。

10月28日，科學家們最害怕的事情發(fā)生了。第一個太陽黑子正對著地球爆發(fā)出最強的耀斑。釋放出的能量相當于 500 億顆普通當量的原子彈。可怕的后果瞬間產生，各國的海軍陸戰(zhàn)隊緊急呼叫系統(tǒng)癱瘓 40 分鐘；珠穆朗瑪峰上探險人員失去聯(lián)絡；斷斷續(xù)續(xù)的無線電使得在加利福尼亞森林救火的人員無法正常工作。土星與太陽之間的距離是日地距離的 10 倍，當時NASA的卡西尼號探測器正飛向帶有光環(huán)的土星，連卡西尼號也接收到了爆發(fā)的耀斑釋放出的無線電波。

不僅如此，耀斑觸發(fā)大規(guī)模的噴發(fā)，數(shù)十億噸的高達數(shù)百萬攝氏度的氣體噴射到太空中，直接打在 SOHO 和地球上。過去，科學家們總希望能獲得更多的數(shù)據(jù)，可這次的數(shù)據(jù)也未免太大了。他們指揮 SOHO 調整成低功耗的安全模式，關掉脆弱的設備。面對這種新的爆發(fā)，如果要繼續(xù)運轉，就像是要在暴風雨中放風箏一樣。因此，他們關閉了 SOHO 上所有的儀器，只求能夠躲過“風暴”。

太陽“風暴”到達地球時仍然十分兇猛。太陽耀斑上爆發(fā)出的物質以驚人的每秒 2300 公里的速度向太空推進。因此，帶電氣體經(jīng)過 SOHO 后，僅僅花了 12 分鐘就到達地球了。

繞著地球運行的衛(wèi)星再度發(fā)生故障。航空公司急忙改變航行路線，指示所有飛機不得超過北緯 57 度，飛行高度不得超過 7600 米，這個高度的大氣層很稠密，飛機需要燃燒更多的燃料，因此增加了高達數(shù)百萬美元的支出。

當爆發(fā)出來的粒子穿過地球的磁層后，地球北部所有電線的電壓突然不穩(wěn)定地增大，最終毀壞了瑞典的一個發(fā)電廠，導致瑞典 5 萬人無電可用。美國新澤西州有兩座核電站的電壓不得不調低，擔心電涌造成損害。當來自太陽的帶電氣體襲擊地球時，連羅盤指針也會來回猛烈地搖晃。

龐大的灼熱云團掃過地球之后繼續(xù)前進。它們到達距離太陽 1.5 倍日地距離的地方，碰到了火星，其猛烈程度實際上并未衰減。NASA 的奧德賽號探測器正在火星軌道上運行，在繪制這顆行星的地圖，同時測量宇航員登陸火星將要承受的輻射水平。充滿電場的云團吞沒了火星和它軌道上的訪客，被用來監(jiān)測輻射現(xiàn)象的輻射監(jiān)測儀被過載電流燒壞了。奧德賽號上其他設備拍攝到的沖擊波把火星稀薄的大氣層扭曲到了極限，并撕下大量火星大氣后將其帶入了茫茫深空。科學家們吃驚地意識到，地球的“磁場斗篷”是保護我們的大氣層免受類似攻擊的唯一屏障。

當“風暴”減弱后，太陽黑子又對地球發(fā)起另一波同樣規(guī)模的攻擊。事實上，在 10 月末到 11 月初，太陽耀斑和噴發(fā)反復地侵襲地球。在這段時間里，無線電通信變得不再可靠，衛(wèi)星電視接收變得時有時無，某些國家的移動電話無法接通，GPS 讀數(shù)不準確……就像是災難片中的刺激情節(jié)般的消息遍布戈達德太空飛行中心，不相關的工作人員也會每天到 SOHO 的辦公室打探進展，查看探測器和地球遭受的襲擊情況。

最終，隨著第一個太陽黑子從太陽西邊消失，只剩下第二個太陽黑子時，這種混亂的情況逐漸平靜下來。與此同時，在飽經(jīng)戰(zhàn)火摧殘的巴格達，攝影師哈里曼拍下了當時的太陽，他正以當?shù)鼐d延8個月的戰(zhàn)爭為題材拍攝紀錄片。在紀錄片里滿目瘡痍的城市籠罩在煙幕中，影片的背景恰好捕捉到了當時的太陽。當他回放錄像帶時，才看到太陽表面有東西，拍攝時他根本沒有注意到。這就是第二個龐大的太陽黑子，可以清晰地看到。

然而，事情并未到此結束。11月4日，航天器觀測到了在第二個太陽黑子上面再次爆發(fā)了太陽耀斑，將大量物質拋射到太空中。好幾個航天器上的X射線探測儀相繼爆表。這使得科學家們無法準確知道這次爆發(fā)的威力，但他們很清楚一件事情，這才是本次太陽爆發(fā)最強的太陽耀斑，或許是有史以來最強的一次了。科學家們通過儀器爆表前收集的數(shù)據(jù)得出了一個看上去有點荒謬的結論：這次耀斑強度至少是上次的兩倍。我的天哪，如果爆發(fā)再次襲擊地球，衛(wèi)星、發(fā)電廠和其他科技設備將遭到不可估量的損壞，高緯度航線上的機艙內的輻射量將會爆表。

圖：SOHO 拍攝到的太陽圖片

所有參與研究的科學家都屏住呼吸繼續(xù)跟蹤爆發(fā)，祈禱著地球能夠躲過一劫。值得慶幸的是，這次爆發(fā)發(fā)生在太陽的側面，并未朝向地球，爆發(fā)的物質拋向了深空之中。地球只是輕微受到波及。

這次太陽爆發(fā)事件史稱為2003年萬圣節(jié)太陽風暴?？墒?，不知道大家有沒有注意到，在我剛才的描述中，地球上并沒有出現(xiàn)大規(guī)模的極光，更不要說是1859年那樣的罕見極光了。

在 2003 年之前，還有過兩次大型的太陽磁暴。一次是發(fā)生在1972年8月4日，這正逢整個阿波羅登月計劃快要結束的時候。在磁暴肆虐的每個小時里，地球周圍空間充斥的輻射量是地面工作人員年輻射總量限制的9倍。磁暴持續(xù)了 15.5 個小時。如果宇航員正在月球表面或在飛行途中，他們在前 10 個小時之內就會遭受到致命的輻射量。另一次發(fā)生在1989年3月13日，強烈的太陽“風暴”使得整個魁北克有 600 萬人陷入斷電狀態(tài)將近 9 個小時。這僅僅是北美洲若干類似發(fā)電廠緊急事件中的一件，這次太陽活動周期造成的損失最后花費了大約一億美元來修復。

科學家們很想知道，這兩次磁暴，還有萬圣節(jié)風暴與1859 年的那次太陽風暴到底誰更強，不過，這個問題似乎這樣問更合適：1859 年的那次風暴到底比萬圣節(jié)風暴強多少。

美國宇航局噴氣推進實驗室的布魯斯·鶴谷博士就致力于搞清楚這個問題。在20世紀后期的幾十年里，衛(wèi)星和其他空間氣象設備記錄了一些令人恐怖的大磁暴。然而哪一個都沒有引起卡林頓事件中所報道的那種全球性的極光。鶴谷想知道卡林頓那次磁暴是否就是所有磁暴中最大的一場。

圖：布魯斯·鶴谷博士（右）

所有的跡象都顯示 1859 年磁暴異常強大，尤其是在熱帶地區(qū)史無前例地看到了極光，但似乎沒有決定性的證據(jù)來證明這次磁暴的強度。每當任何人提到卡林頓事件時，總是引用邱園記錄的讀數(shù)，但令人沮喪的是，那次讀數(shù)超過了設備的量程。也就是說，爆表了，天知道真實的數(shù)據(jù)到底是多少。

不過，幸運的是，鶴谷在印度有了意外的發(fā)現(xiàn)。有一次，他到印度參加學術會議。他坐在印度地磁研究所的古巴克斯·拉辛納教授旁邊。晚飯的時候，鶴谷向拉辛納教授說起自己無法找出卡林頓事件的可靠讀數(shù)的苦惱。沒想到，拉辛納教授突然說，我這里可能有你需要的東西。鶴谷驚訝的下巴都快掉了。

第二天，拉辛納拿了一本他在研究所檔案里找到的用皮面裝幀的書，書里包含著珍貴數(shù)據(jù)的圖表。這是怎么回事呢？

原來，印度地磁研究所的前身是 1826 年在孟買成立的克拉巴天文臺，你沒聽錯，1826 年就成立了，中國是清朝的道光六年，實際上由東印度公司建立的，主要為了提供天文測量和計時服務，用以輔助航海工作。19世紀40年代初被造成了一個磁場觀測站。他們使用的設備性能要比格林尼治天文臺及邱園的落后幾十年，但他們非常勤勉，工作認真。他們用小望遠鏡觀察數(shù)米以外掛在絲線上的磁鐵扭動，然后記下讀數(shù)。拉辛納找到了最早的記錄，里面記著測量的結果。

從記錄中可以看到，當年的那些操作人員有多勤勉，他們每個小時記下讀數(shù)，從不間斷。9月2日的前幾個小時是這樣的。在早上10點，讀數(shù)表明有激動人心的事情發(fā)生了，磁鐵變得“焦慮不安”。操作人員加快了記錄速度，變成每15分鐘一次，當磁暴變得越來越激烈時，又改成每5分鐘一次。他們透過望遠鏡追蹤磁暴一整天，之后又跟了一整夜，一直到9月3日晚上，磁暴恢復平靜。這些記錄被如實地記在鶴谷手里的這本書中。

這些數(shù)據(jù)讓鶴谷大喜過望。他最關心的讀數(shù)出現(xiàn)在上午11點30分，顯示了發(fā)生磁暴時磁鐵的最大偏轉。最重要的是，這是一個清晰的沒有超出可測量的范圍的讀數(shù)。一回到噴氣推進實驗室，鶴谷和同事就開始把數(shù)據(jù)輸入計算機模型，揭開了卡林頓事件的真相。1859年的磁暴強度大約是1989年的3倍，也超過了1972年的事件。相比之下 2003 年萬圣節(jié)的磁暴算是比較溫和的了，強度只有卡林頓事件的五分之一。

卡林頓事件的確是一次完美的太陽“風暴”。鶴谷的結果開始流傳后，越來越多的研究人員重燃了對1859年事件的興趣。畢竟，通過100多年前印度的操作人員在粗糙設備上記錄下來的粗糙數(shù)據(jù)，是很難獲得真正令人信服的精確結論的?？茖W家們對鶴谷的結果依然是不滿足的。我們需要更好的數(shù)據(jù)來了解太陽風暴到底有多可怕，以及它最高能達到什么樣的可怕程度。

答案竟然藏在極地的冰層中，預知后事如何且聽科學有故事下回分解。

最后，我讓小編費盡力氣找到了萬圣節(jié)太陽風暴時 SOHO 衛(wèi)星拍攝到的太陽表面發(fā)生罕見大耀斑時的真實影像。大家可以看到，在 10 月 28 日SOHO衛(wèi)星受到的干擾，還可以清晰地看到最后那次巨大的閃光幸好是發(fā)生在太陽的側面，沒有正對著地球。