讓地球流浪的太陽氦閃是什麼?
2019年02月08日12:23

  來源:大美科學

  我的眼睛突然什麼都看不見了,幾秒鍾後,視力漸漸恢復,冰原、海岸和岸上的人群又在眼前慢慢顯影,最後完全清晰了,而且比剛才更清晰,因為這世界現在籠罩在一片強烈的白光中,剛才我眼睛的失明正是由於這突然出現的強光的刺激。但星空沒有重現,所有的星光都被這強光所淹沒,彷彿整個宇宙都被強光溶化了,這強光從太空中的一點迸發出來,那一點現在成了宇宙中心,那一點就在我剛才盯著的方向。

  太陽氦閃爆發了。

  小說中用短短幾百字描述了太陽氦閃爆發時的情形,字裡行間透出災難來臨時的緊張氣氛。已經在宇宙中存活了50億年的太陽,是否真的有一天會突然“死”了?當那天來臨時,地球是否又能逃過這一劫難?

  太陽的真面目:動盪、沸騰、瞬息萬變

黎明緩緩升起的太陽
黎明緩緩升起的太陽

  黎明,太陽從東方緩緩升起,如金色圓盤般照耀著地球,帶來無限的能量和光芒。日日如此,而就在這個看似恒常的外表下,究竟蘊藏著太陽怎樣的秘密?

  平靜,還是動盪?

  溫和,還是狂暴?

  一成不變,還是瞬息萬變?

太陽表面
太陽表面

  通過太陽觀測站放大及過濾日光,穿透太陽發出的炫光,讓人們逐漸看清太陽表面:動盪、沸騰、瞬息萬變,這才是太陽的真面目。

  太陽表面像一大碗煮沸的粥,不停地冒著直徑近乎一千英里的泡泡,溫度高達6000℃。大規模的爆炸,會定期撕裂太陽表面,在數秒鍾內釋放相當於十億顆原子彈的能量,這一切都發生在太陽表面,想要瞭解太陽就必須理清其深部所發生的事。

  數世紀以來,通過科學家不懈努力,對日探測技術的不斷髮展,人們對太陽的瞭解逐漸加深。19世紀以來,通過分析太陽光譜,發現太陽中所蘊含的元素:90%的氫,還有氦和少量較重的元素。

  太陽的秘密和氫極有關聯。在太陽的核心(其體積不足太陽的2%,質量卻超過了太陽的一半)處,氫原子核(也就是質子)在1500萬度的高溫下和極高的壓力下,快速移動,相互猛烈撞擊、融合,形成了氦,太陽便是從此過程中獲取的能量,大約每秒有500萬噸被轉換為純粹的能量,來自核心的光線行進50多萬公里後抵達太陽表面,需要20萬年,之後卻只花8分鍾就能抵達地球。

太陽中的質子-質子鏈反應
太陽中的質子-質子鏈反應

  托起明天的“人造太陽”

  等這一核融合的能量到達地球時,我們能感受到的只有較為適宜的溫度,是無論如何也想像不到它融合的威力足以毀天滅地的。

  隨著科學的發展以及人們對清潔、高效能源的追求,科學家也逐漸意識到通過受到控製的核融合可以得到取之不盡的能量,以此解決世界的能源問題。

  1954年,第一個利用磁約束來實現可控核聚變的環形容器——托卡馬克裝置在蘇聯庫爾恰托夫原子能研究所建成。一直到現在,人類探索核聚變的努力仍在繼續,世界各國的總投入在持續增加,探索的步伐也將加快。不斷有新的托卡馬克聚變反應堆研製成功,包括中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所研製的東方超環(EAST)、美國麻省理工學院阿爾卡特C-Mod(Alcator C-Mod)托卡馬克聚變反應堆等。最令人矚目的是,由中、歐、印、日、韓、俄和美國等世界主要擁核國家共同參與的國際熱核聚變反應堆計劃(ITER),成為當今世界上最大科學合作計劃之一,參與國積極投入,“人造太陽”前景令人興奮,相信科學家終將在地球上創造出自己的恒星。

聚變反應示意圖
聚變反應示意圖
聚變電站示意圖
聚變電站示意圖

  2018年11月,EAST加熱功率已實現達到10 MW以上,等離子體儲能已經上升至300 kJ,等離子體中心電子溫度首次達到了1億度

  太陽活動對地球的影響

  太陽已燃燒了50億年,其氫氣存量還剩下一半。這樣看來,它還處在壯年穩定期,暫時不會擔心氦閃某一天突然到來。

  但劇烈的太陽活動也會對地球產生帶來影響,具代表性的有太陽黑子、太陽風暴和耀斑。

太陽黑子
太陽黑子

  太陽黑子實際上是太陽表面一種熾熱氣體的巨大漩渦,溫度要比其他表面低,所以看上去像是一些深暗色的斑點,活動週期大約為11.2年。當太陽黑子數量增多時,會使地球的磁場和電離層受到干擾,同樣也會導致氣候異常,溫度升高。當太陽黑子數量很少時,地球將進入冰河期,溫度降低,降水增多,地震數量也會隨著太陽黑子活動減弱而變少,植物生長速度也會越來越慢。

  太陽風指太陽在黑子活動高峰階段產生的劇烈爆發活動。爆發時釋放大量帶電粒子所形成的高速粒子流,嚴重影響地球的空間環境,破壞臭氧層,干擾無線通信,對人體健康也有一些的危害。

  太陽風和地球磁場的相互作用會形成地球磁層,從而阻礙太陽風直接吹拂地球的大氣層。

  而太陽耀斑是一種突然變強的太陽活動。太陽大氣某一局部地區會突然爆發,引起這一區域瞬時加熱,同時也會產生大量能量和電磁輻射,對人造衛星空間飛行造成極大幹擾,而且會破壞地球電離層,造成無線電通信失效,嚴重時還會引發磁暴。耀斑發生時間短而且不易被人眼看到,一般情況是天文學家通過特殊的觀測方式才會發現。

  雖然耀斑看起來只是一個小亮點,但實際上耀斑出現一次相當於在這一區域同時引爆上百億枚百噸級別的氫彈。

  除此之外,耀斑還會讓地球上的人們觀察到美麗的極光。

  2003年10月末至11月初,太陽上的一系列爆發事件給地球的空間環境帶來了災害性的影響。由於這些爆發事件的發生時間恰好與西方的萬聖節重合,研究者普遍將這次爆發事件稱之為“萬聖節事件”。“萬聖節事件”期間NASA的SOHO衛星在不同波段拍攝到的一次耀斑爆發現象。

美麗的極光
美麗的極光

  氦閃真的會發生

  也許再過50億年,當太陽的氫氣燃燒殆盡後,那時它就會變成一顆紅巨星,失去燃料的核心將會收縮產生大量高熱,導致外層向太陽系膨脹,內側行星將會被吞噬,甚至連地球都難以倖免。其實不論是否被吞噬地球已經在劫難逃,燃燒熱度為現今2000倍的太陽將會融化,封死地球的外層,然後太陽會驟然停止燃燒。

  殘餘的太陽系陷入黑暗時,太陽的核心崩塌,並以最後一口氣將殘餘的氣體噴至太空中,此後將是無窮無盡的黑夜,太陽和地球的故事將會畫下句點,銀河的外緣將會出現一小塊黑暗的區域。但是在週遭的宇宙中,十億顆微不足道的小恒星將訴說著相同的故事,在浩瀚宇宙中閃閃發光。

  也許到那時,幸運的是還有人活著,正如電影所描述的結局一樣,人類會展開一場自救,或是駕駛著宇宙飛船逃離太陽系的“飛船派”,或者是給借用永動機的力量同地球一期“飛”出太陽繫在太空中的“地球派”,我們永遠都無法預判很久很久的未來,科技會給人類帶來怎樣的驚喜。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽