卡灵顿事件会再次发生吗？(3)

　　脆弱的现代社会

　　而在2015年，世界已经与1859年时的世界完全不同。现在全世界有超过80%的人口的生活需要依赖电力供应。如果此时再发生一次卡灵顿事件，那将意味着什么？

　　我们可以从1989年发生的一次强度大约相当于卡灵顿事件1/3的事件中得到有关这个问题答案的一些启示，看起来情况可能不会太好。

　　1989年的那次事件产生了强烈的地磁暴和强大的感应电流。这股电流最终在加拿大魁北克地区电网中发现了一处薄弱环节，在两分钟之内，整个魁北克地区全部断电。整个断电持续超过12小时，导致当地学校和商业机构全部关门，大量居民被困在电梯中，多伦多股票交易所也因此暂停营业。

　　一次足够强烈的太阳爆发可以基本摧毁一个国家的电力网络。以上提到的电力系统中的这个薄弱环节被称作“超高压变压器”，其功能主要是用于将发电厂产生的高压电转换为可以供居民家用的低压电，这是我们文明社会维持的根基。

　　然而不幸的是，这样的设备太过笨重，难以运输并且必须定制。建造的过程常常需要数月的时间，等到完全安装到位更是可以耗费一整年的时间，所需费用则可以高达1000万美元。因此完全可以理解电力公司不会储备数量过多的此类备件。

　　而一次强烈的地磁暴引发的感应电流将可以从这种设备内部造成熔化，从而摧毁这种设备。2011年的一份评估报告认为，如果发生一次强度仅为卡灵顿事件一半的太阳爆发事件，仅在美国一地就将造成300台超高压变压器损毁，这将导致超过1.3亿人在长达12个月的时间里陷入无电可用的境地。城市备用发电设施仅能在此后数天的时间里勉强维持城市供水以及排污系统的运行。在那之后，我们将不再有干净水源的供应，排污系统也将陷入瘫痪。

　　我们也将可能丢失大量资金。我们的银行系统是以电子数据的形式记录存款人账户信息的，如果在地磁暴中银行数据中心被破坏，那么数百万人的存款信息都将丢失。

　　在太空中，为我们的生活便利提供导航，通讯以及天气预报服务的卫星系统将处于危险之中。高能粒子将摧毁卫星电路系统，从而导致卫星失效。

　　不过哈特菲尔德表示，对于国际空间站而言这样的问题并不存在。他说：“我们对于我们的电力供应系统非常非常小心谨慎。而这类事件我们也都做了预先考虑并设计有应对方案。如果我们遭遇太阳风暴并引发短路事件，那么我们的太阳能帆板将自动与电池之间切断通路。”然而还有其他的危险。所有运行在低地球轨道的卫星，包括国际空间站以及中国的天宫一号这样的载人航天器都有可能由于遭受拖拽效应而减低轨道速度，这将导致它们面临落入地球大气层的危险。

　　在一次强烈的太阳爆发过后，由于大量来自太阳的能量注入地球大气层，大气层将发生膨胀，这将导致低地球轨道附近的大气浓度增加，从而增加在这里运行的航天器面临的飞行阻力。

　　哈特菲尔德表示：“浓度增加之后，低地球轨道上的卫星将会被拖拽而减速。因此，此时我们要么选择提升轨道，进一步远离地球从而避开更浓厚的大气，或者我们就只能更加频繁的启动发动机进行轨道高度维持。”

　　如果国际空间站不进行这样的轨道高度维持，那么最终的结果就是它将从天空坠落。而这正是此前美国的“天空实验室”(Skylab)空间站所经历过的事情——这一价值超过22亿美元的空间站是国际空间站的先辈，不过在坠落之前它就已经停止使用了。除此之外的相似事件还有“太阳极大使者探测器”(SMM)，它在1989年的太阳风暴之后不久坠落，这真是非常讽刺，因为这颗卫星的设计使命便是对这样的太阳风暴进行探测。

　　额外的能量也会导致地球电离层的膨胀，而这是地球广播信号传播所必须依赖的圈层。增厚的电离层将产生湍动，从而导致信号传播的延迟。这样的延迟将产生广泛影响，比如GPS服务，其必须依赖于精度达到数十亿分之一秒的传输时间精度，这样的信号延迟对于GPS服务将是灾难性的。

　　在接下来，这样的事件甚至对于生命本身都会造成直接伤害。太阳耀斑会产生各种辐射，从可见光到紫外再到X射线波段。这种爆发产生的粒子流在一般情况下会被地球磁场所阻挡，但在经历一次太阳风暴的狂轰滥炸之后，地球磁场强度将会减弱，这就给了太阳辐射的入侵以可乘之机，此时地球上来自太阳的辐射通量将会上升。

　　在高空飞行的人，如乘坐航班的旅客将比地面上的居民遭受更高的辐射剂量。在2003年的一次强烈太阳耀斑爆发之后，一项针对当时高空飞行旅客遭受辐射剂量情况的研究显示，在那些途径极地上空的航班，如北京到华盛顿之间的航班上，旅客一次飞行期间遭受的辐射剂量将达到安全指标下年辐射剂量的70%！

　　不过，情况也可能并非如我们所想象的那么糟糕。辐射剂量的安全指标标准是刻意保守的，事实上根本无法判断这样的低剂量辐射下对人体可能产生的影响，因为这种影响太过轻微。根据2008年发表的一项有关辐射风险的研究报告，来自太阳风暴的辐射导致旅客患上癌症并死亡的风险几率大致和我们驾车行驶186英里(约合300公里)并发生车祸死亡的几率相当，而后者是我们每天都会毫不犹豫去做的事情。

　　相比之下，在太空轨道上的宇航员们所遭受的风险还要更大一些。当太阳爆发发生时，国际空间站上的辐射通量将会达到峰值，此时宇航员们将集中到空间站最核心的位置，从而尽最大可能规避高剂量的太空宇宙辐射影响。

　　除了我们人类之外，其他生命也可能遭受影响。科学研究已经知道很多动物是依靠地球磁场识别方向并导航的。强烈的太阳爆发引发的地球磁场紊乱则可能使它们迷失方向。

　　尽管这方面的研究很少，但的确存在。2015年的一项研究观察了空间天气对蜜蜂群落产生的影响。结果显示在3年的时间里，在太阳爆发期间迷路的蜜蜂数量是正常时期的3倍以上。

　　一些长途飞行的鸟类也具有对地磁场方向的识别能力。比如知更鸟似乎就能够直接“看到”地球磁场。遗憾的是似乎到目前为止还没有人研究过太阳风暴的发生是否影响到了这种鸟类的导航能力。因此，为了以防万一，很多鸽子比赛的参赛者都会在赛事开始之前几天致电美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的空间天气预报中心确认太阳风暴活动的情况，以便及时调整自己的日程安排。

　　正在太空运行的“高新化学组成探测器”(ACE)

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