流言

“太陽磁場(chǎng)即將反轉(zhuǎn)，會(huì)給地球帶來滅頂之災(zāi)？”

網(wǎng)上有人稱太陽磁場(chǎng)即將反轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致太陽活動(dòng)增加，而這會(huì)直接影響到地球，帶來災(zāi)難，引起人們的困惑和擔(dān)心。

流言分析

這是危言聳聽。

太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)并不罕見，每 11 年就會(huì)發(fā)生一次，并不會(huì)給地球帶來什么“災(zāi)難”，也并不會(huì)給我們的日常生活帶來顯著影響。而太陽磁場(chǎng)的變化，對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行和航天任務(wù)有一定的影響，但并不是太陽活動(dòng)增加才有影響。

或許你早已知曉，也或許你打開這篇文章才知道：未來一兩年內(nèi)，太陽磁場(chǎng)（又）要反轉(zhuǎn)了。對(duì)此，有不少人開始擔(dān)心，也有人開始危言聳聽，說什么太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致太陽活動(dòng)增加，給地球帶來滅頂之災(zāi)等等……那么這是真的嗎？

版權(quán)圖庫圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載

先說結(jié)論：太陽磁場(chǎng)又一次反轉(zhuǎn)，并不會(huì)給地球和人類帶來什么末日，但太陽磁場(chǎng)變化的過程中，確實(shí)會(huì)給衛(wèi)星及航天任務(wù)帶來一些影響。

為什么這么說呢？

太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，不是新鮮事

“太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)”這個(gè)詞聽起來場(chǎng)面就特別宏大，加上太陽跟我們的生活息息相關(guān)，大家可能會(huì)因此擔(dān)心自己的安危。不過根本不用為此害怕。原來，“太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)”哪怕放在咱們?nèi)松潭贪倌甑某叨认拢冀^不是什么稀罕事——太陽磁場(chǎng)平均每 11 年左右就要反轉(zhuǎn)一次。磁北極從太陽的北半球跑到南半球，或者從南半球跑到北半球。這樣一來一回，每 22 年完成一個(gè)完整的“海爾周期”（是 Hale，不是造家電那個(gè)）。

能讀懂這篇文章的朋友，基本上應(yīng)該都經(jīng)歷過至少一次太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，甚至至少一個(gè) 22 年海爾周期了！現(xiàn)在大家都平平安安的（多半還對(duì)經(jīng)歷的磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)完全沒有印象……），恰恰說明這種太陽活動(dòng)對(duì)于生活在地球表面的人們根本不算什么大事，而太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)會(huì)帶來災(zāi)難的謠言也就不攻自破了。當(dāng)然，雖然太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)并不會(huì)直接給地球和人類帶來災(zāi)難，但它確實(shí)會(huì)造成一定的影響，不過范圍都在地球大氣層以外。

太陽活動(dòng)低就沒問題嗎？

太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)標(biāo)志著太陽活動(dòng)爬上頂峰，在太陽活動(dòng)高年期間，會(huì)頻頻出現(xiàn)太陽黑子，也時(shí)常發(fā)生日冕物質(zhì)拋射，如果拋射物質(zhì)正好擊中地球，就會(huì)造成以低緯度極光為標(biāo)志的磁暴現(xiàn)象。而磁暴則會(huì)導(dǎo)致通信干擾、衛(wèi)星故障、大氣受熱膨脹等問題，極端情況下則可能導(dǎo)致停電，磁暴也會(huì)讓極光現(xiàn)象更經(jīng)常發(fā)生。

關(guān)于磁暴的新聞大家已經(jīng)比較熟悉了。比如剛剛過去的 2024 年，中國(guó)北方頻繁上演極光，就是因?yàn)樘柣顒?dòng)比較頻繁。而 2022 年馬斯克 SpaceX 公司的星鏈衛(wèi)星，也因?yàn)榇疟┰馐芰藫p失。但這些影響，仍然限于地球大氣層之外。

既然太陽活動(dòng)能夠“爬上頂峰”，那說明接下來還有一半的“下山”道路——太陽活動(dòng)也會(huì)變低。盡管與太陽活動(dòng)高年比起來好像更加“歲月靜好”，但實(shí)際上太陽低年的“冷暴力”也值得警惕！由于咱們關(guān)于太陽活動(dòng)高年及地磁暴已經(jīng)有過很多內(nèi)容，這次就重點(diǎn)講講太陽活動(dòng)低年帶來的影響。

乘虛而入的宇宙線

地球作為太陽的行星，無時(shí)無刻不被太陽“罩”著。太陽風(fēng)在星際空間中吹出一個(gè)半徑百億公里級(jí)的大泡泡，叫做“日球?qū)印薄Ｆ渲械淖畲蠼Y(jié)構(gòu)，叫做“日球?qū)与娏髌保筛S太陽旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)太陽風(fēng)物質(zhì)所構(gòu)成，它對(duì)來自星際空間的宇宙線流量起著調(diào)制作用。

太陽風(fēng)被地磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn) 版權(quán)圖庫圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載

宇宙線主要由質(zhì)子與 α 粒子組成，以接近光速飛行，能量極高，可以穿透 10-20 厘米厚的鋁板（載人航天器的主要材料），或者改變微電子器件的邏輯狀態(tài)，威脅航天器的安全。在國(guó)際空間站中，航天員受到的輻射當(dāng)量有 80%左右來自宇宙線。在磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的太陽活動(dòng)高年，日球?qū)与娏髌瑫?huì)起伏顛簸得很厲害，阻滯宇宙線對(duì)太陽系的進(jìn)攻，而在相對(duì)平靜的太陽活動(dòng)低年，宇宙線就比較容易殺進(jìn)來了，好在有地球大氣和磁場(chǎng)的保護(hù)，對(duì)普通人的日常生活沒有什么影響。

從下圖中可見，太陽活動(dòng)的低年正是宇宙線的高年。我國(guó)的載人登月計(jì)劃在 2030 年，那時(shí)是太陽活動(dòng)低年，所以要對(duì)宇宙線加強(qiáng)防范；而宇宙線探測(cè)設(shè)備，如“拉索”，則可在那時(shí)期待豐碩的觀測(cè)成果。

宇宙線流量（月均值）和太陽黑子數(shù)量的 70 年對(duì)比圖 數(shù)據(jù)來自宇宙線世界數(shù)據(jù)中心

來自冕洞的高能粒子

日冕是指太陽大氣的最外層，溫度高達(dá) 100 萬攝氏度，厚度也高達(dá)數(shù)百萬千米。而在日冕中有一些成片的較暗區(qū)域，能量和氣體密度都比周圍低一些，看上去就像個(gè)洞口，所以叫做“冕洞”。帶電的太陽粒子平時(shí)被困在太陽周圍的磁場(chǎng)里，而如果出現(xiàn)冕洞，粒子就會(huì)從這里逃逸，比平時(shí)的太陽風(fēng)速度快一倍。在太陽活動(dòng)高年，冕洞會(huì)集中在太陽兩極周圍，對(duì)地球影響不大。而到了太陽活動(dòng)低年，冕洞會(huì)在太陽赤道附近出現(xiàn)，把開火的炮口瞄向太陽系行星的軌道面，并且大小和數(shù)量都會(huì)增加。

雖然比不上太陽活動(dòng)高年的日冕物質(zhì)拋射那么劇烈，但是冕洞洞口很大，并且能長(zhǎng)期存在。隨著太陽自轉(zhuǎn)，從冕洞逃出來的高能粒子流每隔 27 天左右就要浩浩蕩蕩掃過地球一次，將大量帶電粒子注入地球的外輻射帶（距地 13000-60000 公里），給在這里運(yùn)行的衛(wèi)星（包括許多導(dǎo)航、氣象、通信衛(wèi)星）帶來潛在破壞。

高傾角近地衛(wèi)星靜電

運(yùn)行在近地軌道上的衛(wèi)星也會(huì)因太陽活動(dòng)低年受到打擾，不過有趣的是，打擾的肇因不是太陽的主動(dòng)攻擊，而是太陽的消極怠工。

當(dāng)軌道傾角較大的低軌衛(wèi)星穿越地球兩極附近的時(shí)候，會(huì)遇到從地磁場(chǎng)兩端的“漏斗”傾瀉下來的帶電粒子，其中電子會(huì)在衛(wèi)星上累積，累積到一定程度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生靜電放電，危及衛(wèi)星安全。但好在低軌衛(wèi)星運(yùn)行在電離層中，太陽的極紫外輻射在這里電離了地球大氣，產(chǎn)生了大量自由的正電荷與負(fù)電荷。正電荷能夠中和衛(wèi)星表面積累的電子，緩解衛(wèi)星的充電效應(yīng)。

然而，到了太陽活動(dòng)低年，因?yàn)闃O紫外輻射降低，電離層的電離程度也會(huì)隨之降低，正電荷的供給就有點(diǎn)跟不上了，充電效應(yīng)對(duì)低軌衛(wèi)星的威脅會(huì)大大提高。2012 年發(fā)表的一項(xiàng) 12 年的長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，盡管極光在太陽高年更加頻繁，可是靜電充電的頻率很低，幾乎不發(fā)生充電到 100 伏以上的事件。反倒是在太陽低年，該類事件的發(fā)生頻率大大提高，最繁忙的一個(gè)月發(fā)生了近 40 次，電壓記錄最高達(dá) 2000 伏。

隨著中國(guó)太空計(jì)劃的不斷推進(jìn)，包括月球探測(cè)、火星探測(cè)等宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，未來幾年我國(guó)將加速推進(jìn)太空探索的步伐。同時(shí)，隨著越來越多的航天器進(jìn)入太空，我們更不應(yīng)該對(duì)空間環(huán)境掉以輕心。太陽活動(dòng)帶來的空間天氣復(fù)雜多變，高年和低年各有各的煩惱，需要我們加強(qiáng)對(duì)空間環(huán)境的日常監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，為航天任務(wù)保駕護(hù)航。

照“謠”鏡

很多此類謠言，會(huì)借助天文現(xiàn)象來編造，通常具有夸大事實(shí)、制造恐慌的特點(diǎn)，利用聳人聽聞的語言渲染嚴(yán)重后果，吸引公眾關(guān)注。它們往往會(huì)斷章取義，片面解讀科學(xué)現(xiàn)象，例如，忽略太陽磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的周期性和無害性，只夸大可能帶來的負(fù)面影響。此外，這類謠言迎合大眾對(duì)科學(xué)的認(rèn)知偏差，利用人們對(duì)宏觀天文現(xiàn)象未知的恐懼，制造看似合理的推測(cè)，使其更具傳播性。對(duì)此，我們不要被看似高大上的專業(yè)名詞唬住，只要稍微搜索一下，謠言即可不攻自破。

參考文獻(xiàn)

[1]https://www.space.com/sun-magnetic-field-flip-solar-maximum-2024

[2]https://www.researchgate.net/figure/Modulation-of-cosmic-ray-flux-at-Earth-by-the-solar-magnetic-cycle-The-top-panel-depicts_fig4_353010829

[3]https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2011JA016875

策劃制作

作者｜曲炯 科普作家 作品發(fā)表于國(guó)家博物館、國(guó)家航天局等

審核｜劉茜 北京天文館研究員 科普影片編導(dǎo)和科普作家

策劃｜丁崝

責(zé)編｜丁崝

審校｜徐來 林林