【恒星】如何不去北极也能看到极光

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精华笔记 

每年冬天都会有很多人跑到北欧，比如瑞典、芬兰，去看极光，极光非常美。今天这一集我们就来讲讲如何不去北欧也能看极光？答案不是去黑龙江，黑龙江还不够北。

我也分三个部分来给你介绍方案。首先第一部分我们要先回答上一集结尾的思考题：太阳黑子消散了之后会怎么样？ 产生太阳黑子的这个龙卷风，它的消散一般是由于两个旋转方向相反的太阳黑子碰到了一块。因为旋转方向相反，就会相互抵消，抵消了之后龙卷风就没了。但是这个消散的过程，不会非常的平静，我们可以从两个角度来解释。

第一个角度，我们从机械论的因果关系来看。虽然太阳黑子里面是黑的，但是外面聚集了很大的能量。因为那些带电的物质它进不去，只能在磁场喷泉外面聚集，这些物质搅在太阳黑子外围的结果可想而知，它的破坏力和能量密度是非常大的。

这个跟龙卷风也很像，龙卷风风眼是平静的，但是外面的破坏力非常强。那么如果两个旋转方向相反的龙卷风相互碰撞了之后，中间平静的区域就不存在了，外面积累的这些巨大的能量就会瞬间释放出来，这个是机械论的观点。

| 两个即将合并的太阳黑子

第二个角度，叫做“出来混总是要还的”，我们从能量守恒的观点来看。一个太阳黑子它里面的能量少，那外面的能量就会很多。因为总体的能量是守恒的，里面少了一定是在其它地方藏起来了。而一旦一多一少的这种关系被打破，外面的能量肯定也是爆发式的释放出来，它要填补之前的能量的空虚。

所以不管是从机械论的角度，还是能量守恒的角度来看，如果两个旋转方向相反的黑子进行碰撞，相互消散了之后，它一定会伴随着一个巨大的能量喷发。

第二部分，我们来讲讲看能量喷发之后的现象叫什么？叫做太阳耀斑，几乎可以说太阳耀斑就是太阳黑子消失之后的必然结果。太阳耀斑就是太阳黑子消散之后，之前积累的能量以辐射和爆炸的方式一口气喷发出来，这是太阳耀斑的一个主要来源。

另外一个太阳耀斑的来源，你可以把太阳认为是一个会呼吸的系统，它非常的复杂，内部有非常多的运动。就跟地球上偶尔还会有火山喷发一样，太阳上的火山喷发的威力肯定要比地球上的火山喷发巨大得多。

所以太阳耀斑基本就这两种情况：一个是不同旋转方向的太阳黑子合并到一块然后消散掉，之前憋了太久的能量会爆发出来；另外一个是太阳本身也是一个会呼吸的系统，它时不时的也要爆发一下。

| 太阳耀斑

总的来说，你可以认为太阳耀斑是一个能量、热量以及辐射在短时间内瞬间爆发出来的过程。整个过程持续时间不长，在几分钟到几十分钟之内，这个时间跟太阳整个的寿命比起来，基本是短的可以忽略的。

在短暂的时间当中，它喷发的能量大概是1020焦耳到1025焦耳这样的一个范围。它相当于上百亿颗巨型的氢弹，同时爆炸释放的能量，或者相当于十万次到百万次强大的火山爆发所释放的能量总和。

我们知道人类历史上非常严重的一次火山爆发，就是公元79年意大利的威苏维火山，它的爆发毁灭了整个庞贝古城。现在有一个遗址你还可以去看，是一个非常好的旅游景点。

给你一百万座这样的火山，同时爆发释放出来的能量，才相当于几分钟到几十分钟之内的一次太阳耀斑，所以你可以想象这样的能量规模是何等的巨大！

第三部分我们讲讲太阳耀斑爆发了之后会导致什么样的后果？这个后果其实还是比较严重的，它会对地球有非常多的影响。首先我们先来回答一下，不去北欧在哪还能看到极光的问题。人类历史上第一次观察到太阳耀斑现象是在1859年9月，一个叫做卡林顿的人，他第一次观测到了太阳耀斑的爆发。

大概18个小时之后，地球上的地磁台，就是记录地球磁场变化的机构，就发现地球的磁场受到了强烈的扰动。然后第二天在世界各地，包括在我国的河北，都看到了美丽的极光。也就是说如果你不想去北欧，还想看到极光的话，要等一次强烈的太阳耀斑的爆发。

| 极光

所以为什么极光一般在极地才存在，因为极地的磁场比较强。太阳风的辐射和粒子进入大气层的时候，在强磁场的地方会发生反应，发生碰撞并且发光，才会产生极光这种现象。

但是如果当太阳耀斑非常强的时候，地球上那些普通的，地磁场比较弱的地方，也能看到极光。这个就告诉我们地磁场是非常重要的，它可以保护地球，否则太阳动不动爆发一次太阳风，辐射和粒子全都打到地球表面上，对生命体的破坏是非常严重的。

那么太阳耀斑除了能够让我们在河北看到极光之外，还会有什么影响呢？因为太阳耀斑当中伴随着非常强烈的紫外辐射，甚至是X射线，这些辐射会使地球电离层的电子浓度急剧增大，会对我们的通信造成巨大的干扰。

比方说天上飞的飞机，它虽然不会让飞机掉下来，但是飞机跟塔台之间的通信会被干扰。所以在太阳耀斑爆发期间，很多机场都会停飞，这是非常常见的现象。然后耀斑也会对人造卫星等这种航天器的轨道产生比较严重的影响，这些是在通信领域对我们人类活动产生的不太好的影响。

再严重一点，太阳耀斑甚至会导致大规模的停电。为什么会这样呢？其实跟所谓的EMP (electromagnetic pulse) 武器，也就是电磁脉冲武器的原理是差不多的。如果有强烈的电磁场强烈或电磁波与电器发生作用的话，电器坏掉的可能性是非常大的。

有一部非常著名的电影叫《黑客帝国》，最后的情节是机器人的章鱼怪要来攻打人类最后的堡垒。那么人类有一个最终武器，就是电磁脉冲，原理就是发射强大的电磁脉冲，把章鱼怪的电路都烧毁，这样的话章鱼怪就不能用了。

| 强烈的电磁脉冲会导致停电

所以太阳耀斑绝对不是一个好东西，虽然能够让我们在河北就看到极光，但我们还是希望少来一点。那么你也不用太担心，虽然太阳耀斑非常可怕，但是基本上平时会出现的小的太阳耀斑比较多，大耀斑的周期一般是十年左右，每隔十年可能会来一次大规模的太阳耀斑，总的来说对地球的影响没有那么频繁。

而且以人类现在的观测技术，当我们知道黑子消散之后必有耀斑，我们其实可以对耀斑做一定的预防。

最后我想请你来开一开脑洞，你觉得太阳耀斑的问题，除了提前预知、及早防范以外，有没有什么别的解决办法？尽管现在还没有什么解决办法，但是未来你觉得人类可以如何应对？

明天我们来讲讲看太阳的最终命运会怎样？它会不会永远亮下去？敬请期待。