来源：赛先生
卡灵顿事件（Carrington Event）是地球过去遭遇到的标志性超级太阳风暴事件，但远非唯一。如今，科学家们揭示了来自太阳的更大规模的、具有潜在破坏性爆发的可能性。了解太阳风暴的严重程度，或许还能帮助我们预测下一次风暴，以便我们在它发生前做好更充分的准备。
撰文 | Christopher Crockett
翻译 | 赵金瑜
校对 | 董惠玥
2019年5月1日，隔壁的恒星爆发了。
在短短几秒钟内，距离太阳最近的比邻星比平时亮了数千倍——在光谱的紫外范围内，亮度达到了往常的14000倍。假如有地球大小的行星围绕该恒星运行，如此高强度的辐射爆发足以分离这颗行星上可能存在的任何水分子。如此大规模的重复爆炸可能已经剥离了这颗行星的任何大气层。
如果我们的太阳变得如此愤怒，那将是个噩耗。
但太阳确实也有爆发的时候——最著名的是在1859年9月2日黎明前的时刻。那时，一道灿烂的极光照亮了地球，最南抵达哈瓦那。密苏里州的人们可以借着它的光亮读书，而睡在落基山脉户外的矿工们醒来后，以为天亮了，于是开始做早餐。几天后，《泰晤士报》报道称："整个北半球都亮得像太阳落山才一小时一样。"
与此同时，电报网络也陷入了混乱。设备火花四溅，其中一些还起火了——在波士顿和缅因州的波特兰市，工作人员将电报的电缆从电池中拔了出来，但由于地球上有涌动的电能，因此信号仍在继续传输。
那个星期五所发生的事件让人们回想起了《圣经》中的描述。《辛辛那提每日商报》报道说："天使的巧手使得天堂的景色变得壮丽无比。"不过产生这个景象的背后原因却没那么有美感：天空被一大团带电气体点燃了，这团气体是从被称为太阳耀斑的闪光里喷出的。
太阳对空间天气的影响 "空间天气"包含了太阳系中由太阳风和深远的太阳磁场所造成的的普遍状况。太阳上的突然变化，如耀斑和物质喷发，就像天气锋面一样，带来了可以在行星上感受到的磁"暴"。在地球上，这可能会导致令人惊叹的极光，但也可能对电子设备造成严重破坏。耀斑发出的闪光大约需要8分钟才能到达地球，而在日冕物质抛射中从太阳喷出的物质可能需要数小时到数天的时间才能达到地球。磁暴可能是短暂的，也可能持续多日。（来源：克里斯托夫·克罗克特报道。制图：knowable magezine）等离子体和磁场纠缠在一起的团块被称为日冕物质抛射（CME）。一旦到达地球，这种抛射会引发最猛烈的地磁暴。1859年的风暴被命名为"卡灵顿事件"，以纪念这位曾目睹了这次耀斑的科学家。长期以来，这场风暴一直被认为是太阳所传送过的最强大的冲击。
但近年来的研究表明，相比太阳可能的爆发规模，卡灵顿事件只是太阳向地球投掷物质的一次小小的尝试。树轮和冰芯的记录中可以窥见遥远过去所发生的剧烈太阳风暴的回声。研究表明，即使是记录在案的最强大的太阳爆发，与可能发生过的爆发相比也显得苍白无力。
尽管如此，来自格拉斯哥大学的太阳物理学家休·哈德森在2021年的《天文学与天体物理学年评》中写道，卡灵顿事件提供了重要线索，太阳在未来可能的爆发会带给地球深远的影响。哈德森写道："人类的技术资产，尤其是空间技术资产，正面临着危险。"现如今，如果发生类似卡灵顿的事件，整个电网可能会关闭，GPS卫星可能会被切断。
了解太阳风暴的严重程度，可以让我们深入了解宇宙可能会给我们带来什么——或许还能帮助我们预测下一次风暴，以便我们在它发生前做好更充分的准备。
01
耀斑剖析
1859年的太阳爆发事件，照亮了地球的天空。在此之前的大约18小时，一位英国天文学家注意到太阳表面有一些奇怪的东西。
理查德·卡灵顿在他的天文台工作时，看到两个明亮的光点从一堆黑色的太阳黑子中出现，并在5分钟内消失。另一位英国天文学家理查德·霍奇森也看到了同样的景象，并指出那就像耀眼的织女星出现在了太阳上一样。与此同时，英格兰的乔城天文台的罗盘状指针在猛烈抖动，暗示着磁暴即将到来。
在此之前，没有人了解太阳耀斑——主要是因为没有人像卡灵顿那样在每个晴朗的日子都追踪太阳黑子。直至几十年后，天文学家和物理学家才得以揭示太阳耀斑的物理原理及其对地球的影响。
1859年，英国天文学家理查德·卡灵顿正在绘制太阳黑子的草图（左），他注意到从太阳顶部附近的一大片黑子中冒出两颗光珠。卡灵顿画出了首次亮相的耀斑，两个豆状区域依偎在这些斑点之间（在右侧特写中被标记为A和B）。五分钟后，两个白点向右漂移，并明显地消失了（标记为C和D）。 图片来源：S。 PROSSER，牛津大学出版社 2018（左）/ 理查德·卡灵顿，公共版权（右）太阳耀斑是太阳上的一次爆发，是一种突然的闪光——通常在太阳黑子附近——可以释放大约100亿颗百万吨级核弹的能量。突然地局部释放被压制的磁能是太阳耀斑的触发因素，一次爆发能释放出从射电电波到伽马射线范围的整个电磁波谱的辐射。
许多太阳耀斑，尽管不是全部，都伴随着日冕物质抛射，太阳的一大块炽热气体连同纠缠的磁场一起被吹入太空。数十亿吨的太阳物质会涌向太阳系，在大约14个小时到几天的时间里穿越1.5亿公里到达地球轨道。
大多数太阳喷发都与地球相距甚远。但偶尔也会有一次刚好瞄准地球。这时事情就变得有趣了。
太阳耀斑发生大约8分钟后，它的光以肉眼可见的闪光形式到达地球。当紫外线和X射线的尖峰喷射到上层大气时，会在地表造成轻微的磁扰。这便是1859 年乔城天文台的磁性仪器所探测到的震动。
当日冕物质抛射遇到包围地球的磁场时，会引发地磁风暴。对磁场的干扰会导致电流通过导体，包括电线甚至地球本身。与此同时，太阳喷出的高速带电粒子撞击上层大气中的原子，从而点亮了极光。
2017年9月6日，太阳发出了一个强大的X级太阳耀斑——这是对最强烈的耀斑的称谓。NASA的太阳轨道动力学观测台在紫外光下捕捉到的这次爆发，是多年来观测到的最强耀斑之一，它发生在当月一系列的太阳爆发期间。这些发光的线状物是灼热的等离子体细丝，它们被覆盖在太阳表面的弧形磁场所俘获。（来源：NASA / GSFC / SDO）1859年的耀斑在其能量和对地球的影响方面一直都是最强烈的事件，现在依然如此。相对强大的太阳喷发通常被称为"卡灵顿事件"。但它并不是唯一.............
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来源：赛先生 卡灵顿事件（CarringtonEvent）是地球过去遭遇到的标志性超级太阳风暴事件，但远非唯一。如今，科学家们揭示了来自太阳的更大规模的、具有潜在破坏性爆发的可能性。了解太阳风暴的严重程度，或许还能帮助我们预测下一次风暴，以便我们在它发生前做好更充分的准备。 撰文|ChristopherCrockett 翻译|赵金瑜 校对|董惠玥 2019年5月1日，隔壁的恒星爆发了。
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