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地球有危险吗？
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Do curso por Nanjing University
天文探秘
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Na lição
太阳活动
本章节主要介绍太阳的爆发活动的相关内容，包括耀斑、日冕物质抛射以及各种强烈的波动等等。太阳本是个循规蹈矩的中年大叔，只是发起脾气就太可怕了。
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我们接下来是这个专题系列的最后一讲，
我们地球会有危险吗？这个取这个题目有点噱头的味道。
大家在从小到大看科普书也好等等，看新闻也好，你们看到很多这种 谣言对吧，都关于这个世界末日的。
那举个例子，1910年 哈雷彗星造访，当初就有人说，这可能是世界末日，
但之后呢，1999年我博士毕业的那一年， 天体出现一个十字，金木水火土，
和太阳月亮连成一个这个十字， 然后大家说，这是末日审判的标志。
然后等到 我博士也毕业了，然后2000年，这个行星又连珠，大家又说又可能是末日，
一直到2012年这个喧嚣尘上的这个世界末日说，
等等大家经常会看到，但是这个都是蛊惑人心的谣言。
那但其实这些属于，像占星说、 什么星象说，那是没有太多科学道理的。
但其实在天体这个这些爆发现象，它确实有可能会对我们人类产生 很重大的影响。
以离我们最近的这个恒星太阳为例， 我们知道，这个太阳黑子它有一个11年的周期，
那大家从1609年观测这个，用望远镜观测开始， 大家就统计了这个黑子数目，发现有一个11年的周期。
结果等到后来好事者去找地面上，
比如说心血管疾病啊，地震啊，这个建筑的数量啊， 小麦的产量，洪水，都发现有11年的周期，
所以大家也可以去找找，你们比如说你们的学分绩的这个，这个学分、 学分绩有没有11年周期。
等等，最主要的一点，比如说 太阳黑子数变化，太阳的亮度也会发生变化，
太阳黑子数越多，那这个时候太阳也会更亮，那这个涨幅是正负千分之一。
那太阳越亮呢，照的地球就更热对不对，所以地球就全球就可能会变暖。
举一个最简单的一个特点，1650年左右到1700年，
这时候太阳上几乎没有黑子，那太阳就比较暗对吧，按道理应该是比较暗。
这时候对应上地球上是小冰期，那段时间欧洲的很多湖都 冰冻了，我估计我们的长江可能也冻住了。
所以，其实这段时期中国发生了什么，其实很值得去研究了。
所以确实，太阳这个黑子数多少也会影响这个，比如说我们地球上的温度。
另外这个太阳这个磁场啊，它会，因为 磁场总是有阻挡这个宇宙射线，待定粒子的作用，
所以它会调制这个宇宙射线。
所以这个宇宙， 传到这个地球上的宇宙射线的这个数量也有一个11年的周期。
太阳黑子数越多，那磁场越强，跑到地球上的这个宇宙射线就越少。
那宇宙射线跟这个云，云量，也有一个相关性。
所以，也就是说这个太阳磁场调制了宇宙射线，而宇宙射线又调制了云的产生。
除了这个比较长期的变化之外， 那还有些爆发，剧烈活动，对吧，比如说像这个日冕活动抛射，
那我们来看一个这个BBC做的一个
纪录片，关于太阳爆发，这都是观测，实际观测的这个图片。
[视频演示]
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爆发之后，那有可能会传到地球附近，那就从太阳传到地球附近，那在 高空磁层、
电离层、 中高大气层，因为这里有很多卫星，
有这个航天器，有，甚至有这个飞机等等。
在这个低层的这个风雨雷电，这个就是普通的天气， 对吧，那在高空的这些环境呢，我们把它叫空间天气。
而太阳的爆发活动撞到地球，它就会引起一些灾害性的这个空间天气的变化。
举个例子，那我们比较安全，
这个太阳活动对我们的影响不是那么的大，那是因为我们受了大气层和 这个磁场的保护。
如果是宇航员的话，那他就失去了这个磁层的保护了， 所以他们就非常危险。
比如说如果有耀斑，有很高的高能粒子，有可能撞击到他们的身体， 就伤害他们的健康。
那另外呢，高能粒子它 传到地球，像我们还比较好，我们中国这个维度比较低，
所以那高能粒子主要是往两极跑，这样的话，就是在极区的高能粒子的流量是非常的大，
所以当时其实相比，如果从这种
中国到美国的航班，比如从北京或者上海，到芝加哥的这个航班， 或者华盛顿，那如果真走这个，
通过走这个北极走的话，那距离是非常近的，可以节省几个小时。
那对旅客来讲，他可以节省两三个小时的时间，对于航空公司来讲，它是因为距离更近，可以- 节省这个燃油，对吧， 这是两全其美的了。
但是呢如果一旦有这个耀斑活动比较强烈， 那飞这种这个，这个航班，这个路线就非常危险。
不管乘客也好，这个飞行员也好，那是受到很多这个辐射剂量的，
所以它不得不走太平洋，绕路。
那这个爆发 之后产生的高能粒子，它可能撞击这个卫星上器件的这些芯片，会使得产生一些破坏，
比如说这是一个芯片，放大了175倍之后看到，这块有个小的缺陷，
那如果你放大4300倍之后，你看的这个缺陷很明显， 它有可能使得你这个短路或者断路了，对吧。
辐射过来的高能粒子呢， 它甚至这个带电的电荷也会这个沉积在这些
卫星的器件上，使得达到一定程度呢就充电了，然后达到一定程度它可能就放电， 这时候就烧坏你这个器件，
使得你很多卫星就是失去，就不能正常工作。
那这个抛射撞到这个 磁层、 电离层、
大气层之后，也会使得这个一些 这个密度，比如说会上升对吧，一挤压，使得这个大气密度上升，
这就会使得这个卫星的，它的所受到的阻力，拖曳力，会非常急剧增加，
比如说这是随年份，这个某个卫星它轨道在 正常情况下，它是缓慢的这个下降的，由于阻力的存在，
但是一旦有了一个日冕物质抛射发生，这时候它就剧烈地下降，甚至几十公里。
所以这样导致你会发现，这个卫星的很多故障， 经常频繁发生，卫星故障的这个大约有
40%的概率，是跟空间天气条件是有相关的， 这样每年产生的破坏的损失达到了几十个亿人民币。
所以危害非常大。
除了对卫星之外，它这个撞，这个
撞击地球啊，还有这个辐射，极紫外的辐射，它也会影响这个地球这个
大气层外面的这个电离层，产生，在电离层产生 非常强烈的扰动，所以大家听那个短波收音机就会很多噪声，
而我们就是说，举个例子，那 GPS卫星，它24个卫星在那，可以对我们进行定位对吧，
这个定位的信号，它是要穿过电离层， 那一旦这个电离层产生扰动之后，它的定位就会精度就非常的差，
举一个例子，正常的时候，它的这个定位的这个 高度，它的误差非常的小，但是一旦发生一个日冕物质抛射，
或者耀斑，这个时候它的误差就非常的大，可以达到这个两百米， 这个误差。
而你看一下， 这个GPS它的这个产业，它所带来的这个创造的价值，
2003年是1000亿，2008年是1500亿，预计到2017年， 是50000亿人民币，它的产值。
那如果这个系统破坏了的话，那这个损失非常大。
我们国家也是做北斗这个定位系统，那同样也面临这个问题。
同样，这个有的时候，如果它骚扰这个电离层，那我们很多短波通讯，
比如说我这个地方要发射一个短波，要到这个北美收到，它这经过很多
电离层和地面站的来回反射对吧，过去的，
那如果一旦有这个很强的电离层扰动，这个波传到北极这块就出现了吸收，
这个波就不再传到美国去了，所以假设给
我要给这个奥巴马打电话，可能这块就打不通了 那这个日冕物质抛射携带着磁场撞击到地球，
那产生了这个地球的这个撞到地球就会挤压这个 地球磁场对吧，那我上节也讲过变化的磁场就会感应出电场，
我有电流，那这个电流就key施加在比如说在高压电线上，或者在这个
石油管道，那像特别是西气东输，那都是几千公里
的这个管道，都金属管道，那产生的这个电流电压，就施加在这， 那很容易使得它甚至爆炸产生起火，
有几个著名的例子，比如说1984年的4月，有一个很普通的太阳爆发，
它中断了美国总统这个里根的空军一号，跟地面的通讯，
这时候美国这个在空军一号上，跟下面联系不上了 他们非常紧张，他们说肯定是俄罗斯前苏联人在那捣的鬼，
那1997年1月11号，这个美国的AT&T公司，这个通讯公司
一个价值2亿美元，设计寿命是12年的一个同步 通讯卫星失效，只工作了3年然后就报废了，
尤其是最典型的，每次提到这种空间天气 大家都一定要提的一个是1989年3月13号的晚上，
那天晚上在这个，有一个日冕物质抛射正好撞到地球，
这时候在这个它所激发的这个 这个这个电流啊，使得这个一个变压器，魁北克的一个变压器
超过它的负载，然后呢就烧掉了，这个使得整个那个区域
加拿大和美国，有600万的居民，在没有电的冬天度过了9个小时，
然后直接的经济损失达到了5亿美元，然后在 瑞典同时，在瑞典有5条110KV的高压线路受到了伤害
这是魁北克的那个变压器，烧掉了，而这个变压器负责了 魁北克省，然后美国的很多州，纽约州
新泽西州等等它的用电，所以那个断电之后，这是卫星拍的图片，这是美国地图，
这是星空拍到的用电，这块是很亮的是纽约，
结果一发生这个断电之后从魁北克一直到美国， 就断电了，哦，
我们再回过头来看第一颗太阳耀斑，1859年9月1号发生的
那个耀斑是产生了史上最强了一个地磁暴，
那，那个地磁暴，当然我刚才说了让很多电报员触电了对吧，
然后这个损失比较少，那个时候人类生活依赖于高科技 还是非常的这个少的，就是那时候高科技还是处于起步阶段，
不像现在，现在这个手机，基本上是人手一台，什么笔记本电脑等等，
那如果发生在高科技时代的这个现代社会，假设
这个，这同样程度的一个耀斑和日冕物质抛射发生了， 那2013年美国和英国的科学家和经济学家
合在一起研究了一下，如果这样的爆发 发生在今天，它的经济损失是2万6千亿美元，
好，当然幸运的是，就跟天才啊，
很多时候500年才出一个，那这种强的爆发时间，也是大约500年发生一次，
你可能会问就是，你怎么知道是大约500年一次，回去思考一下，
那为了因为这些爆发活动会对我们人类， 生活对吧，产生很大的影响，所以就是非常有必要对这个太阳活动
和这个空间天气进行监测，那国际上有很多网站都实时地给出一些监测结果，
比如说美国的这个www.spaceweather.com， 然后呢，中国的也有，有空间环境预报中心，
空间天气预警中心等等，所以 一方面我们要对这些爆发进行监测，然后把损失减少到最少，
另外一方面，我应该好好珍惜我们所生活的这个美好的地球，这是我们共同的家，
好，谢谢大家，这是我最后一讲，谢谢大家。
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