作者：赵洋

因为太阳活动与人类生存环境息息相关，因此，研究太阳活动规律并设法对其进行预报，具有重要的应用价值。太阳活动预报按照预报时间的长短分为长期、中期和短期预报。长期预报一般是一年或几年以上的预报，如预报太阳黑子周期的演变。中期预报主要是提前几天或几个月的预报，预报这段时间里太阳表面是否会出现大的活动区。短期预报是提前1～3天的预报，主要是预报耀斑和由耀斑引起的电离层骚扰。目前，短期预报是太阳活动预报中最成功的。

太阳的剧烈活动会对航天器产生毁灭性的影响。太阳剧烈活动产生的高温等离子体和高能电子能引起航天器的金属表面充电;产生的高能粒子能引发航天系统灾难性的后果，并使航天器和航天员产生严重的辐射损伤;太阳活动会使地磁扰动，影响航天器正常飞行;太阳活动还会影响高层大气，进而引起航天器轨道的衰变。

现实生活中，小行星与地球擦肩而过的消息经常成为新闻头条，但却很少有人关心太阳对地球的潜在威胁。今年7月美国宇航局宣布，两年前的一场超级太阳风暴差点命中地球，其威力“足以把现代文明打回十八世纪”，从而揭开了太阳暴虐的一面。

另外，太阳活动的高峰期，人的生物周期包括情绪、心理、思维活动等也会产生很大波动。太阳活动强烈时，人的记忆力、判断力明显下降，处理和分析问题的能力也明显降低。这可能就是太阳活动剧烈的时候，交通事故、飞机失事增多的原因。甚至一些法学家发现，社会犯罪率在太阳黑子爆发时期也有所上升。

在太阳的多种活动中，最容易观测到的是太阳黑子。太阳黑子是光球上经常出没的暗黑斑点，是太阳活动的基本标志。在太阳表面，黑子好像一个不规则的洞，温度大约3000℃～4500℃，比周围温度要低，所以看起来是暗黑的，但这只是明亮的光球反衬的结果。

在光球层之外是色球和日冕层，是真正的太阳大气层。色球的厚度约为2000千米，在其内部，温度随高度的增加而增加，顶层的温度可达几万度。这一层是充满磁场的等离子体。由于磁场不稳定，剧烈的耀斑经常在这层里面爆发，同时还发射大量的辐射。人们关心的太阳活动以及对日地空间的影响主要取决于这一层的特征。而太阳风暴则发生在色球层再向外的日冕层。这是太阳大气的最外层，厚度可达数百万千米，温度约为100万度。

这仅仅是太阳活动对生命体影响的一个方面。太阳活动剧烈的时候，紫外线、射电波、高能带电粒子流及短波辐射对地球的照射显著增强，这类辐射能迅速导致人们患白内障及恶性皮肤瘤，显著破坏人体免疫系统，诱发各种疾病。过量的短波辐射，甚至能立即致人死亡;太阳活动爆发的时候，心血管疾病的突发增多，心脏病患者的病情加重，甚至危及生命。

天文学家证实，2003年11月4日的太阳爆发是天文史上最强烈的一次，NOAA监测太阳的GOES卫星X射线探测器一度饱和，指针一直指向最高值。此次太阳爆发喷射而出的冠状物以大约每秒2300千米的速度离开太阳表面，向太空抛射了数十亿吨的超热气体，冲向地球的仅仅是其中一小部分。

根据文献记载，此前最严重的一次日冕喷发现象发生在2000年4月，不过那次太阳磁暴产生的气体和尘埃并没有直接袭向地球。而此次太阳磁暴过程中，有将近100亿吨的物质被抛向地球，“儿玉”通信卫星一度通讯中断就是因为这次太阳风暴。风暴引起的地磁暴，导致瑞典南部城市马尔默停电一小时，约两万个家庭受影响。

在太阳黑子极盛时，意味着太阳活动特别强烈，天文学上称这个年份为太阳活动峰年。太阳活动虽然很强烈，但它还是有个周期性的规律。1843年，德国业余天文学家施瓦布持续观察并统计了十七年间太阳黑子变化的平均数量后，发现太阳黑子的盛衰有一个十年左右轮回的周期。目前认为，太阳黑子活动周期为十一年。国际上规定，以1755年黑子数最低开始的十一年周期为第1号，2008年太阳黑子活动开始进入第24号的十一年周期。

当我们观看太阳的时候，往往会被太阳锐利的光芒刺得睁不开眼睛，仿佛太阳表面各处了无差别。实际上，这看似平静的表面一点也不平静，而是宛如一锅剧烈翻腾的沸水。一幅由明暗斑点组成的画面覆盖在太阳的光球层，这些斑点被称为米粒组织，每个斑点大约1000千米大。当你观察的时候，这些斑点运动不止，但图案形状却保持不变。光球层的温度大约是5500℃，地球上接收到的太阳辐射能基本上来自这一层。

因为太阳的光度与磁场活动有直接的关系，太阳周期不仅对太空天气有很大的影响，对地球的气候也有重大的影响。太阳活动极小期往往和地球低温气候联系在一起，而超过平均长度的周期则与高温气候相关联。在十七世纪，太阳周期似乎完全停止了数十年，在这期间只观测到少数几个太阳黑子。在这个称为蒙德极小期或小冰期的时代，欧洲经受了很低的温度。

当太阳活动达到高峰的时候，地球气温明显升高，其具体机制，目前并没有确切的答案。一些科学家认为，太阳活动的强弱影响了到达地球的宇宙射线数量，导致高空和低空云量发生变化，进而影响云层对阳光和地面红外线的反照，导致气温上升或下降。在太阳活动的谷年，太阳辐射比峰年要弱，地球的气温相对要低些。而在太阳活动的峰年，地球气温有明显的升高。1995年太阳活动要强于往年，亚非拉夏季酷暑难耐。

在所有太阳活动中，最强烈和对地球影响最大的要算耀斑。它来势猛、能量大。一个大的耀斑从诞生到消失，一般历时十到二十分钟，但它释放的能量却相当于十亿颗百万吨级氢弹爆炸的威力。巨大的能量释放能引起局部地区各种电磁辐射和粒子辐射的突然增强，除可见光外，还有紫外线、红外线、X射线、γ射线、高能粒子及宇宙射线等。这些种类繁多、令人眼花缭乱的辐射在短时间内倾泻而出，穿过日地空间到达地球，引起异常的地球物理现象。强烈的短波辐射会破坏地球大气电离层的结构，使电离层的电离度增高，电波吸收加强，从而影响地面的无线电通讯，甚至导致电讯全部中断。这对依赖电讯的行业是严重的威胁。高能粒子流（速度可达每秒数百或近千千米）到达地球附近时，扰乱了地球磁场，引起磁针剧烈颤动，就像地球磁场突然卷起一场风暴。这时，磁罗盘就失去了作用。一部分高能粒子受地球磁场所迫，沿着磁力线向地球的南北磁极大量降落，与高层大气的原子和分子撞击，激发出绚丽多姿的极光。这些电离粒子会破坏地球上的电网，损害甚至摧毁卫星上的电子设备，还会对进行太空行走的宇航员造成极大的伤害。

一个设在南极洲的新的太阳风暴探测系统，可以提前两小时提示宇航员穿上防护服以对抗大规模的太阳耀斑和日冕物质抛射。这种探测器设在位于南极点的美国阿蒙森-斯科特科考站，通过对太阳风中质子能量的探测，可以在太阳风暴来袭前166分钟对做出预报。这些设备预测太阳质子峰值的有效范围在数十万到数百万兆吉电子伏之间。超过100兆吉电子伏能量的质子可以穿透任何在其运行轨迹上的物体。这一预警时间足以让宇航员在航天器防护墙的区域遮蔽自己，高纬度极地航线飞机也可以有充足的时间来降低其纬度以获得地球磁场的保护。

公元前三十四年的一天傍晚，恺撒大帝在地平线上发现了耀眼的光芒，他以为那是进攻的火焰信号，遂命令罗马士兵冲入海岸城市奥斯提亚。其实，这种光芒是太阳活动引起的极光。

迄今为止，已有数颗人造卫星在太阳“闹事”时失灵。1987年，仍然处于太阳黑子高峰期间，美国NOAA中心的卫星因遭遇太阳风暴而导致不可挽回的毁坏。1989年太阳大磁暴，西半球的短波通讯大为衰减，并中断了六十次，其中两次长达十二小时，使得气象卫星中断云图发送，军事跟踪目标消失，造成巨大的经济损失。2003年秋季，日本多颗卫星在太阳风暴的干扰之下连连遭殃：“回声”数据中继卫星出现信号异常，“绿色2号”地球观测卫星的太阳能电池板发电能力基本丧失，“儿玉”通信卫星也出现短暂信号中断。

在日常生活中，我们常常会听到一些训鸽者抱怨说，他们近年飞丢了不少鸽子;而另一些人在一夜醒来之后，惊喜地发现飞来了未曾在此筑巢落户的鸟儿。专家分析，这其中的原因是太阳黑子爆发引起地球磁场发生变化，从而导致以磁场为导航的鸟类迷失了方向。有专家认为，有些地区特有的珍稀动物灭绝也与太阳黑子爆发有对应关系。

二十世纪六七十年代相对温和的太阳气候使人类放松了戒备。那时，随着科技的快速进步，人类不断发射轨道器和通信卫星，并日益沉醉和依赖于广播电视。到了八十年代，由于太阳周期的影响加剧，人类才重新尝到了太阳风暴的苦头。1984年，美国总统里根访华途中，他乘坐的“空军1号”座机的通讯受太阳风暴严重干扰长达数小时。而1989年太阳活动高峰期间，太阳风暴重创加拿大魁北克省的电网，九十秒内，一万多个变压器被烧毁，致使魁北克电力中断九小时，六百万居民饱受停电之苦，部分地区停电几天以上。

美国国家科学院研究表明，类似“卡林顿事件”的太阳风暴如果发生在今天，给地球造成的经济损失可能会超过两万亿美元，其严重程度超过“卡特里娜”飓风二十倍。

在早期，人类对太阳活动产生的影响并不完全了解。从十九世纪中叶开始，太阳风暴才真正显示出对人类文明的破坏力。

太阳风暴击中地球的可能性有多大？今年年初，美国科学家皮特·赖利曾发表论文，对过去五十年中的太阳风暴进行分析，得出的结论是，类似“卡林顿事件”的太阳风暴在今后十年击中地球的几率将达12%。

更好的策略是早期预警。英国布里斯托尔大学的工程师阿什利·戴尔及其同事正致力于一个名为SolarMAX的项目。戴尔计划在太阳周围布置一圈小型人造卫星，既能测量太阳的磁场，也能监测太阳风暴可能途经的空间环境。这能帮助我们预测大型太阳风暴可能发生的时间地点，及是否会瞄准地球。戴尔估计，这可以给我们提供长达几天的预警时间。在这段时间里，人们可以转移电网上的负荷，切断易受损的电线，让人造卫星重新指向……这些措施能够防止太阳风暴可能带来的大多数破坏。

按照11年的太阳活动周期规律，太阳活动达到顶峰后会回落，在第23号的十一年周期中，太阳周期的高峰在2000年左右，其后应该进入削弱期。但是，此次太阳却异常爆发了，在2003年10月和11月，太阳黑子不寻常地连续产生巨大的太阳风暴袭击了地球，这就像在非龙卷风季节刮起了一场巨大的龙卷风。

在我国，太阳活动谷年附近常会出现南涝北旱的局面，导致农业生产受到影响。民国时期，气象学家竺可桢就发现历史上江淮洪水与太阳活动关系密切，并作出推断，在1998年和2020年，太阳活动刚好处于谷年期，江淮会发生大水。果然，1998年长江流域发生了特大洪水。这其中虽然有长江上游森林植被遭受破坏的原因，但太阳活动对大气环流的影响也不能低估。

十九世纪中叶，美国人开始使用电报。一些电报员在点击键钮的时候竟然触电身亡，这引起了人们的重视——原来被太阳风暴干扰的地球磁场给电报机充入了强大的电流。

太阳黑子是具有强磁场的区域，太阳内部物质对流受到黑子强磁场的抑制，减少了从太阳内部传输到太阳表面的能量。磁场造成大量的热量进入日冕，导致剧烈的太阳耀斑和日冕物质抛射。

科学家们说，如果太阳风暴击中地球，首先会引起大范围停电，不仅家用电器无法使用，通信也将中断，甚至家中的马桶都无法冲水，因为城市供水系统也依赖电力。

相比有浓密大气和坚固建筑物保护的地球人而言，在高空飞行的航空人员和在太空执行任务的宇航员面临太阳风暴时更加脆弱。此外，那些乘坐高纬度接近极点航线飞机的乘客也会暴露在日益增多的宇宙射线之下。而暴露在射线之下极可能患上辐射病——通常表现为发热和呕吐。

下一步技术进展会如何呢？也许是像科幻影片《太阳浩劫》中设想的那样，使用炸弹人工干预太阳的变化;也许是像科幻小说《全频带阻塞干扰》中描绘的那样，四两拨千斤地制造出超级太阳风暴……太阳浩劫的故事，还远未到结束的时候。

科学家们还说，2012年这场太阳风暴的威力至少可与1859年发生的超级太阳风暴相比。1859年发生的太阳风暴是二十一世纪之前记录到的最强太阳风暴，也被称为“卡林顿事件”。

太阳活动预报需要有完整的太阳和地球物理数据，但地球上任意地点都只有白天才能看到太阳，因此这需要国际的合作。合作的组织工作主要由国际无线电科学协会和国际天文学联合会负责，协调各国每天二十四小时不间断地对太阳进行观测。

太阳是一个相对宁静的炽热气体球，但太阳大气始终处于不断的活动状态，这就造成了太阳大气中一系列复杂的扰动过程，在局部地区，这种扰动过程有时候表现得异常强烈。这种扰动的现象，就是人们常称的太阳活动。目前，人们所了解的太阳活动现象主要包括太阳黑子、光斑、谱斑、日珥、耀斑和日冕状态的变化等。

人类健康受到太阳的影响也不容小觑。俄罗斯科学院生物物理研究所通过实验研究发现，太阳黑子活动强度的增加与生命体免疫力的下降在时间上有相关性。在太阳黑子爆发的年份，人体抗病能力减弱，传染性疾病容易大规模爆发。医务工作者也曾发现，流感病毒也有着十一年的流动周期，从1173年到1978年，共爆发过九十六次全球性的流感，半数以上是处于太阳黑子峰值年，剩余部分也是发生在太阳黑子高峰期的前后两年。原因在于，太阳黑子爆发使得大量的粒子流和射线流穿过地球大气层，飘浮于地球大气中结构极为简单的病毒基因很容易发生断裂重组，从而令病毒变异生成新一类更为致命病毒的几率大大增加。尤其是流感类病毒，它的变异速度快过人类自身免疫系统的更新速度。

二十世纪，无线电、飞机和雷达的发明，使得人类活动越来越容易受到太阳爆发的侵扰。上个世纪四十年代，英国反空袭雷达曾被无线电信号淹没。英军原本以为是纳粹德国科学家研制出了新型的雷达干扰设备，并准备进行一次大规模的空袭，全军上下紧急戒备，事后发觉，这是太阳活动爆发制造的一场虚惊。1958年2月，一个强烈的太阳活动高峰，灾难性地使横穿大西洋的洋底电话电缆陷于瘫痪。

总的说来，太阳活动预报目前还没有一种比较完善和有效的方法。不同预报中心的数据来源、预报技术和预报内容均有很大差别。预报水平一般不高，只有当太阳活动处于低年时，预报安全期才有较高的准确度，报准率可达90%;对大活动区预报大耀斑的出现，报准率约40%。关于太阳活动的研究仍是二十一世纪的科学难题之一。

2003年10月末，太阳黑子连续爆发产生的太阳风暴袭击了地球。这场罕见的太阳黑子爆发堪称一场天文奇观。

这场太阳风暴发生在2012年7月23日，是过去一百五十多年里威力最大的一次。如果它掠过地球，我们可能现在还在收拾残局。这场太阳风暴只要提早一周发生，地球可能就被击中了。幸运的是，那场太阳风暴只是从地球轨道上穿过，击中了一颗美国太阳观测卫星。