观点：2012年正值太阳活动的高年，空间天气对人类生活的干扰将显著增强。尽管依靠现代科技，我们可以做到对超级太阳风暴的预报和警报，但如何应对则是一个复杂的系统工程。

嘉宾：国家空间天气监测预警中心研究员  薛炳森

“世界末日”说有各种版本，影片《2012》更是引起了这一话题的热议。而2012年正值太阳活动的高年，空间天气对人类生活的干扰将显著增强。这样，科学与预言发生了共振，猜想和忧虑就此发酵起来也就不足为奇了。美国科学院于2009年1月公布了一份特别研究报告，对150年前的一次超级太阳风暴的特征及其可能对现代人类生活的影响做了详尽的分析和评估，并在科学层面提出了对2012年左右发生超级太阳风暴的担忧，而英国的《新科学家》杂志更是信誓旦旦地断言，超级太阳风暴将发生在2012年的9月份。而在2012年，全人类的目光将聚焦于伦敦的奥运盛会，它是否会因为太阳风暴的袭击而不欢而散呢？

人类对太阳风暴的早期认识

人类真正将地球空间的扰动与太阳风暴联系在一起始于上世纪70年代。人们认识到太阳风暴影响地球的主体是从太阳高层大气喷射出来的高速物质，又称为日冕物质抛射事件（CME）。这种高速物质中还带着高出周围数倍的磁场，它会带来地球周围环境的一系列变化。而显著的太阳风暴一般会伴有太阳耀斑和高能粒子通量的升高，这些事件也作为太阳风暴的组成部分。

1859年9月初，当时的人们不仅缺乏太阳风暴的概念，只有少量简陋的设备，当时的情形大多是通过人的感官得以记录的，其中描述最多的就属极光了。《纽约时报》报道1859年9月2日午夜后，落基山的露营者被明亮的极光惊醒，他们甚至可以借助极光看书。而在赤道附近的哈瓦那，当晚的天空也被“神秘的火焰”映得通红。从现代的观点来看，那次超级太阳风暴使地磁场发生了严重变形，在赤道附近看到极光说明地磁场的防护作用在超级太阳风暴的吹袭下，原有的防护效力已丧失殆尽。模拟计算表明，那次太阳风暴的速度超过3000公里/秒，引起的地磁扰动幅度是有精确记录以来历史极值的3倍多。通过分析南极冰样，发现这次事件所伴随的高能粒子的通量也超过了有探测历史以来极值的3倍。当时的社会与电相关的设施还很少，最常用的就是有线电报，费城晚报对当时的情况是这样描述的：“大量邮局从其电报机中收到了大量混乱的代码，空中也不时迸发出点点火花。”这正是地磁场波动所激起的感应电流所造成的，也是现代电网遭到太阳风暴攻击的症结所在。

超级太阳风暴的三轮攻击波

对于太阳风暴，地球的大气层和磁场是最好的防火墙，而且150年前还没有复杂的电子技术系统，太阳风暴对人类的影响是很微弱的，当时的人们也只是惊叹于大自然的鬼斧神工，但当今的信息化时代是以电、磁为基础的，奥运会更是高技术密集的区域，超级太阳风暴的侵袭将是致命的。

我们设想将1859年太阳风暴的场景平移到2012年奥运会，人们的反应将不是新奇，而是恐慌了。太阳风暴的攻击大致可分为三个波次。第一波是来自超级太阳耀斑的强电磁波，他会在太阳风暴开始后8分钟到达地球，受到重创的将是通信，作为无线通信载体的电离层中电离密度骤然上升，造成短波通信因信号被完全吸收而中断，卫星信号不稳而影响电视转播，数据传输错误不断，而这只是超级太阳风暴影响的开始。

超级太阳风暴的第二波攻击将在几小时后到来，大量高能粒子涌向地球，尽管在地面没有任何感受，运行在高空的通信卫星则会在这些高能粒子的轰击下纷纷转入安全模式而停止工作，而没有相应预案的卫星则只能听天由命，很多会因为辐射强度超标而引发各种故障。此时，奥运转播限于停顿，伦敦成了信息孤岛，而奥运会将变成了“一个城市的奥运会”。

超级太阳风暴的第三波攻击最为猛烈，发生在一天以后，太阳风暴所裹挟的太阳日冕物质和强磁场将吞没地球，受到冲击的地磁场严重变形，大气层向外膨胀，此时卫星首当其冲，有如风浪中的小舟，卫星控制者将忙于卫星的自保，而无暇顾及转播业务。更为可怕的是太阳风暴的威力通过地磁场的波动而传到了地面。地磁场的快速变化可能激起的电流在英国密布的输电网中一起混乱，严重时，变电站的变压器会发生故障甚至烧毁，与1989年魁北克大停电如出一辙。可以想象到，如果发生大面积停电，整个城市将陷于一片混乱，而且长时间得不到恢复。

伦敦，你准备好了吗？

现在毕竟不是1859年了，人类已经可以通过处在地球上空的卫星直接监视太阳风暴，而大量卫星和地面设备更是织就了捕捉太阳风暴蛛丝马迹的监测网，人类也积累了对太阳风暴的预报经验。从已经过去的太阳23个活动周来看，大部分的太阳风暴都是可以被准确地预报出来的。我国的国家空间天气监测预警中心依靠风云系列卫星和地基监测数据也已基本具备了太阳风暴的预警能力。

2012年的超级太阳风暴毕竟是一种假设，由于我们感知太阳风暴仅有150年，而了解它也只有短短40年时间，我们还不能说2012年超级风暴是否到来，目前的研究只能认定这是一个小概率事件，也就是说“一切皆有可能”。

尽管2012年将发生超级太阳风暴的话题已经被炒得滚烫，我国科学家在谈及超级太阳风暴的影响时都谨慎地加了“如果”二字，但我们对超级太阳风暴也应有所准备。

尽管依靠现代科技，我们可以做到对超级太阳风暴的预报和警报，但如何应对则是一个复杂的系统工程问题。这里，作为空间天气工作者，我们还是要提醒赛会组织者：2012年，太阳风暴可能袭击奥运会。伦敦，你准备好了吗？

链接：空间天气

空间天气学是把太阳大气、行星际和地球的磁层、电离层和中高层大气作为一个有机系统，按空间灾害性天气事件过程的时序因果链关系配置空间、地面的监测体系，了解空间灾害性天气过程的变化规律的学科。

空间天气学的应用目标是减轻和避免空间灾害性天气对高科技技术系统所造成的昂贵损失，为航天、通信、国防等部门提供区域性和全球性的背景与时变的环境模式；为重要空间和地面活动提供空间天气预报、效应预测和决策依据；为效应分析和防护措施提供依据；为空间资源的开发、利用和人工控制空间天气探索可能途径，以及有关空间政策的制定等。

（责任编辑：达芹）