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让地球流浪的太阳氦闪是什么?

黎明缓缓升起的太阳   黎明,太阳从东方缓缓升起,如金色圆盘般照耀着地球,带来无限的能量和光芒。日日如此,而就在这个看似恒常的外表下,究竟蕴藏着太阳怎样的秘密?   平静,还是动荡…

黎明缓缓升起的太阳

  黎明,太阳从东方缓缓升起,如金色圆盘般照耀着地球,带来无限的能量和光芒。日日如此,而就在这个看似恒常的外表下,究竟蕴藏着太阳怎样的秘密?

  平静,还是动荡?

  温和,还是狂暴?

  一成不变,还是瞬息万变?

太阳表面

  通过太阳观测站放大及过滤日光,穿透太阳发出的炫光,让人们逐渐看清太阳表面:动荡、沸腾、瞬息万变,这才是太阳的真面目。

  太阳表面像一大碗煮沸的粥,不停地冒着直径近乎一千英里的泡泡,温度高达6000℃。大规模的爆炸,会定期撕裂太阳表面,在数秒钟内释放相当于十亿颗原子弹的能量,这一切都发生在太阳表面,想要了解太阳就必须理清其深部所发生的事。

  数世纪以来,通过科学家不懈努力,对日探测技术的不断发展,人们对太阳的了解逐渐加深。19世纪以来,通过分析太阳光谱,发现太阳中所蕴含的元素:90%的氢,还有氦和少量较重的元素。

  太阳的秘密和氢极有关联。在太阳的核心(其体积不足太阳的2%,质量却超过了太阳的一半)处,氢原子核(也就是质子)在1500万度的高温下和极高的压力下,快速移动,相互猛烈撞击、融合,形成了氦,太阳便是从此过程中获取的能量,大约每秒有500万吨被转换为纯粹的能量,来自核心的光线行进50多万公里后抵达太阳表面,需要20万年,之后却只花8分钟就能抵达地球。

太阳中的质子-质子链反应

  托起明天的“人造太阳” 

  等这一核融合的能量到达地球时,我们能感受到的只有较为适宜的温度,是无论如何也想象不到它融合的威力足以毁天灭地的。

  随着科学的发展以及人们对清洁、高效能源的追求,科学家也逐渐意识到通过受到控制的核融合可以得到取之不尽的能量,以此解决世界的能源问题。

  1954年,第一个利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器——托卡马克装置在苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。一直到现在,人类探索核聚变的努力仍在继续,世界各国的总投入在持续增加,探索的步伐也将加快。不断有新的托卡马克聚变反应堆研制成功,包括中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所研制的东方超环(EAST)、美国麻省理工学院阿尔卡特C-Mod(Alcator C-Mod)托卡马克聚变反应堆等。最令人瞩目的是,由中、欧、印、日、韩、俄和美国等世界主要拥核国家共同参与的国际热核聚变反应堆计划(ITER),成为当今世界上最大科学合作计划之一,参与国积极投入,“人造太阳”前景令人兴奋,相信科学家终将在地球上创造出自己的恒星。

聚变反应示意图
聚变电站示意图

  2018年11月,EAST加热功率已实现达到10 MW以上,等离子体储能已经上升至300 kJ,等离子体中心电子温度首次达到了1亿度

  太阳活动对地球的影响  

  太阳已燃烧了50亿年,其氢气存量还剩下一半。这样看来,它还处在壮年稳定期,暂时不会担心氦闪某一天突然到来。

  但剧烈的太阳活动也会对地球产生带来影响,具代表性的有太阳黑子、太阳风暴和耀斑。

太阳黑子

  太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度要比其他表面低,所以看上去像是一些深暗色的斑点,活动周期大约为11.2年。当太阳黑子数量增多时,会使地球的磁场和电离层受到干扰,同样也会导致气候异常,温度升高。当太阳黑子数量很少时,地球将进入冰河期,温度降低,降水增多,地震数量也会随着太阳黑子活动减弱而变少,植物生长速度也会越来越慢。

  太阳风指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流,严重影响地球的空间环境,破坏臭氧层,干扰无线通信,对人体健康也有一些的危害。

  太阳风和地球磁场的相互作用会形成地球磁层,从而阻碍太阳风直接吹拂地球的大气层。

  而太阳耀斑是一种突然变强的太阳活动。太阳大气某一局部地区会突然爆发,引起这一区域瞬时加热,同时也会产生大量能量和电磁辐射,对人造卫星空间飞行造成极大干扰,而且会破坏地球电离层,造成无线电通信失效,严重时还会引发磁暴。耀斑发生时间短而且不易被人眼看到,一般情况是天文学家通过特殊的观测方式才会发现。

  虽然耀斑看起来只是一个小亮点,但实际上耀斑出现一次相当于在这一区域同时引爆上百亿枚百吨级别的氢弹。

  除此之外,耀斑还会让地球上的人们观察到美丽的极光。

  2003年10月末至11月初,太阳上的一系列爆发事件给地球的空间环境带来了灾害性的影响。由于这些爆发事件的发生时间恰好与西方的万圣节重合,研究者普遍将这次爆发事件称之为“万圣节事件”。“万圣节事件”期间NASA的SOHO卫星在不同波段拍摄到的一次耀斑爆发现象。

美丽的极光

  氦闪真的会发生

  也许再过50亿年,当太阳的氢气燃烧殆尽后,那时它就会变成一颗红巨星,失去燃料的核心将会收缩产生大量高热,导致外层向太阳系膨胀,内侧行星将会被吞噬,甚至连地球都难以幸免。其实不论是否被吞噬地球已经在劫难逃,燃烧热度为现今2000倍的太阳将会融化,封死地球的外层,然后太阳会骤然停止燃烧。

  残余的太阳系陷入黑暗时,太阳的核心崩塌,并以最后一口气将残余的气体喷至太空中,此后将是无穷无尽的黑夜,太阳和地球的故事将会画下句点,银河的外缘将会出现一小块黑暗的区域。但是在周遭的宇宙中,十亿颗微不足道的小恒星将诉说着相同的故事,在浩瀚宇宙中闪闪发光。

  也许到那时,幸运的是还有人活着,正如电影所描述的结局一样,人类会展开一场自救,或是驾驶着宇宙飞船逃离太阳系的“飞船派”,或者是给借用永动机的力量同地球一期“飞”出太阳系在太空中的“地球派”,我们永远都无法预判很久很久的未来,科技会给人类带来怎样的惊喜。

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作者: 广泽传媒

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