TG:历史回眸 “2012世界末日”的科学真相：太阳风暴

　　2012年，随着好莱坞电影《2012》的全球上映，关于“2012世界末日”的谣言曾一度流行。国内也出现了“在2012年9月22日会发生超大规模的太阳爆发活动，甚至会对人类社会造成灾难性的后果”等说法，为此，相关部门专门调查了此事，并对“2012世界末日”这种说法进行了澄清。那么，太阳活动对人类社会到底有什么样的影响？我们来看看它的科学真相。

　　当太阳发生大规模爆发性活动，喷射出的高能带电粒子掠过地球时，会使地磁场发生变化，引起地磁暴、电离层暴，并影响通信，特别是短波通信；在地面的电力网、管道和其他大型结构中产生电流，影响输电、输油、输气管线系统的安全；对运行于太空的卫星也会产生多种辐射影响，威胁卫星安全；对人体产生过量辐射，使人体免疫力下降，也会使人情绪波动，甚至导致车祸等事件增多；使地球大气密度增加，气温升高，两极产生极光等。

　　1989年3月6～19日，太阳风暴袭击地球。其间引发强烈的地磁暴，导致加拿大魁北克省电网主要线路的一个变压器因感应电流过大而被烧毁，整个电网在90秒内全部瘫痪，造成该地区600万居民停电达9小时之久，直接经济损失约5亿美元；其他地区的电力系统也受到不同程度的破坏，如美国新泽西州塞勒姆（Salem）核电站和日本东京电力公司的变压器被烧毁，瑞典多条输电线路跳闸。太阳风暴导致地球高轨道高能粒子通量和低轨道大气密度的增加，以及地磁场剧烈变化，导致许多卫星遭受不同程度影响：3月13日，美国地球静止轨道环境业务卫星（Geostationary Operational Environment Satellite，GOES）中的GOES-7卫星的太阳能电池损失了一半的能源，致使寿命缩短了一半；3月17日，日本通信卫星CS-3B发生异常，指令电路损坏；美国太阳峰年卫星（Solar Maximum Mission，SMM）轨道下降了约5千米，导致卫星提前陨落。此次太阳风暴还造成全球低纬度地区的无线电通信几乎完全失效，轮船、飞机的导航系统失灵；大气密度增加造成大量飞行物轨道改变，数千军事跟踪目标需要重新定位；地磁暴产生的感应电流导致澳大利亚输油管道受损，太平洋和大西洋海底电缆出现高压脉冲。

　　1989年9月太阳风暴期间，由于高能粒子轰击视网膜引起的闪光，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机上的航天员眼睛受到严重刺激，不得不从舱外返回舱内；同时，在巴黎与华盛顿之间飞行的协和式超音速飞机上的辐射监测值第一次超过了预警水平，飞机上的人员受到的辐射剂量比平时增加了6倍，相当于进行一次胸部X光检查所受的辐射。1989年8～10月，美国GOES-7、GOES-8和GOES-9卫星的太阳能电池性能加速退化，苏联“宇宙”（Kosmos）系列卫星共有69颗出现异常。

　　1998年5月19日，美国“银河4号”（Galaxy-4）通信卫星失效。

　　2000年7月14日法国国庆日，爆发了被称为“巴士底日事件”的太阳风暴，美国地球静止轨道环境业务卫星、“先进成分”探测器（Advance Composition Explorer，ACE）、太阳和日球层观测台（Solar and Heliospheric Observatory，SOHO）、“太阳风”卫星（WIND）等重要科学研究卫星受到严重损害，日本的宇宙和天体物理高新卫星（Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics，ASCA，日语中意为“飞鸟”）姿态失控导致卫星报废，日本“黎明”（AKEBONO）极光观测卫星控制系统失灵。

　　2003年10月底至11月初，西方万圣节前后，太阳爆发了被称为“万圣节太阳风暴”的活动事件，这次事件造成全世界约半数卫星发生异常。欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星数据丢失或损坏；NASA的“火星奥德赛号”（Odyssey）探测器在执行任务时自动切换到安全模式；欧洲的“尖端技术研究小型任务”（SMART-1）月球探测器在月球转移轨道上遭受较高的辐射剂量，导致系统自动关机；德国的“挑战性小卫星有效载荷”（Challenging Minisatellite Payload，CHAMP）卫星出现短时失效；日本的“先进地球观测-Ⅱ”卫星（Advanced Earth Observation Satellite-Ⅱ，ADEOS-Ⅱ）完全失效；我国“神舟五号”留轨舱轨道高度明显降低。全球范围内的通信、导航、航空、电力都受到不同程度的影响，海事紧急呼叫系统瘫痪，珠穆朗玛峰探险队通信中断，全球定位系统（global positioning system，GPS）精度降低，瑞典5万居民电力中断……此次强烈的太阳风暴在历史上非常罕见。

　　2006年12月13日，太阳风暴对我国短波无线电通信造成严重影响，广州、海南、重庆通信中断达3小时之后恢复正常；卫星也受此影响，故障频繁，如“风云一号”气象卫星、“亚太2号”通信卫星等。

　　2012年3月，爆发了一次强烈的太阳风暴，起源于太阳表面最大的编号为11429的黑子群，面积比地球的表面积还大得多，长10万千米、宽5万千米。11429黑子群在7日喷发了11次耀斑，随后频率开始下降。其中一个X5.4级耀斑威力逐渐显现，喷发的高能质子经过30多个小时的遨游，于8日晚8点左右抵达地球。随后引发的日冕物质抛射（coronal mass ejection，CME）速度达到2200千米/秒，但由于其喷发方向未直接朝向地球，并没有引发大型地磁暴，对地球影响不大。

　　2012年，随着好莱坞电影《2012》的全球上映，关于“2012世界末日”的谣言逐渐流行起来。国内也出现了“在2012年9月22日会发生超大规模的太阳爆发活动，甚至会对人类社会造成灾难性的后果”等说法，为此，相关部门专门调查了此事，并对“2012世界末日”这种说法进行了澄清。

　　根据调查，这种说法最早来源于2008年12月，当时网络上出现了一种谣言，大意是NASA宣布地球磁层出现一个大洞，比地球宽4倍且还在扩大中，外层空间射向地球的各种有害粒子将直接冲击自然万物，类似事件在过去已经发生过几次，而即将来临的下一次太阳风暴，科学家已经准确预测，时间就在2012年9月22日。2009年3月23日，英国“新科学家”网站刊登了一篇文章，该文章虚构了发生于2012年9月22日的超级太阳风暴，并对造成的后果进行了较为夸张的想象，但作者的本意并非为了强调此次事件是否真的发生，而是为了说明空间天气事件可能对未来人类社会和生活造成严重的影响，为此作者还引用了来自美国科学院于2009年年初发布的报告《严重的空间天气事件——了解其对社会与经济的影响》（Severe Space Weather Events—Understanding Societal and Economic Impacts）来表达空间天气事件可能造成经济和社会损失的观点。

　　很多人认为古老的玛雅历法也曾有类似“世界末日”的预言，实际上关于玛雅预言中2012年12月21日是“世界末日”的说法是以讹传讹。那一天是玛雅历法中重新计时的“零天”，表示一个轮回结束，一个新的时代开始，而非指世界末日。随着“2012世界末日”谣言的流传，好莱坞的制片商发现了商机，拍摄制作了电影《2012》《末日预言》均模拟“世界末日”天灾袭击地球的恐怖景象。无独有偶，有科学家发出警告，认为可能出现的“末日景象”并非发生在2012年，而是2013年。这位科学家指出，太阳活动将在2013年左右从沉睡的平静期苏醒，届时将发生大规模日冕喷发现象，巨大的耀斑威力相当于100亿枚氢弹爆炸，瞬间撞击地球磁层。恐怖的太阳风暴影响超乎想象，在活跃高峰期间，黑子导致剧烈爆发活动，触发太阳风暴，释放大量带电粒子，可能让地球陷入一片黑暗，不但电力无法供给，臭氧层被破坏，电子通信还可能全部停摆，如医院、银行、机场都无法运作，更不用说个人使用的手机、计算机和卫星定位系统了。

　　然而，目前的科学认知水平还不能够对太阳活动的长期趋势进行比较准确的预报，更不用说对未来数年的爆发性事件具体时间的预测了。另外，太阳黑子的观测数据显示，2012年前后的太阳正处于百年以来超常的平静期，种种迹象显示第24太阳活动周（开始于2008年11月，于2019年12月结束）的太阳活动整体水平偏低，且太阳活动峰年的时间也比预计的2012年晚一些，在2013～2014年。

　　如今，事实也表明，那些危言耸听的预测并未成线年太阳并未像少数人预言的那样发生灾难性的爆发事件，一切都安然无恙。NASA也曾专门声明，告知公众不要盲目恐慌。因此，所谓“在2012年9月22日会发生超大规模的太阳爆发活动，甚至会对人类社会造成灾难性的后果”的说法显然是不科学的。

　　相关天文专家指出，太阳黑子活动以11年为一个周期，地球在1859年就曾经历强烈的太阳风暴袭击，不过，当时电力、通信不发达，因而未造成重大灾情。

　　伴随人们对电子、电信设备越来越依赖，太阳风暴对人们的干扰也逐渐凸现。GPS、电话通信因太阳风暴的来袭，难免“短路”，要途经北极、南极的国际航班不得不绕道或者延误。

　　由于担心太阳风暴对地球带来严重影响，科学家开始密切监测太阳，同时打算在太阳风暴较频繁的时期，及早将人造卫星切换到安全模式，以便减少损害。实际上，科学家早在几十年前就不断追求提升空间天气预报技术的准确性，希望能避开太阳风暴的威胁。

　　并不是每一次太阳活动都会对地球造成影响，爆发方向是否正对地球、太阳风暴到达地球时所剩能量多少等都是参考因素。太阳风暴会对大气层外的卫星等宇航设备造成破坏，对地球的影响主要表现在通信和电力等方面。

　　在我国，还没有太阳风暴造成电力中断的事件发生，之前造成电力中断的情况只发生在地球的高纬度地区。但是随着我国能源分布特点的改变，特别是“西电东送”和中俄原油管道的铺设，太阳风暴爆发后可能会对输变电系统造成影响或锈蚀输油管道。

　　对于太阳风暴我们也不必过分担心，因为太阳风暴不会对普通人造成直接人身伤害或重大财产损失，即使有太阳风暴发生，我们也可以采取措施应对，如远距离的输变电系统可以通过降低电压等方式来避免影响。

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　　叶培建 中国科学院院士，中国空间技术研究院研究员，获“人民科学家”国家荣誉称号，瑞士科学博士学位，香港理工大学和澳门科技大学荣誉博士学位。我国第一代传输型侦察卫星系列总设计师兼总指挥，“嫦娥一号”卫星总设计师兼总指挥。现任中国空间技术研究院“嫦娥”系列各型号及火星探测器总指挥、总设计师顾问，空间科学与深空探测首席科学家。中国科学院主导的国际合作太阳风-磁层相互作用全景成像卫星工程”总设计师;清华大学、浙江大学等高校兼职教授，荣获国家科学技术进步奖特等奖、一等奖及部委级多项奖励，获中华人民共和国成立70周年“最美奋斗者”、全国“五一劳动奖章”、2007年“中国十大科技英才”等荣誉称号。2014年作为团队带头人获得国家科学技术进步奖创新团队奖。2017年1月，国际小行星中心命名编号456677的小行星为“叶培建星“。

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