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1859年太阳超级风暴:极光照亮赤道,断电仍能使用电器

2020/9/16 10:45:08 来源:原创 浏览:

1859年9月1-2日,太阳发出的带电粒子风暴猛烈撞击了地球大气层,并在地面造成了破坏。当时在美国和欧洲的电报线突然短路,引发大火。指南针也失去了方向。七彩的极光通常仅在极地地区可见,然而当天竟然在古巴和夏威夷都可以看到。

地球的磁场通常可以保护行星表面免受某些风暴的影响。然而在1859年,地球的防御力完全被摧毁。

1989年发生了另一个强烈太阳风暴,切断了加拿大一个省的全部电力,而我们今天说的这一场1859年的太阳风暴,比1989年的还要强3倍。

专家表示,如果那是发生在今天的话,后果不堪设想。


太阳超级风暴

1859年9月1日上午,业余天文学家理查德·卡林顿Richard Carrington登上了位于伦敦郊外的私人天文台。拉开圆顶的百叶窗以露出湛蓝的天空后,他将黄铜望远镜对准太阳,开始对太阳表面上无数的黑点进行素描记录。突然,卡灵顿发现了“两块强烈亮白光”从黑子中爆发出来。五分钟后,火球消失了,但是在数小时内,它们的影响在全球范围内都可以感受到。

卡林顿绘制了1859年9月1日的黑子组,标记为A和B的区域是持续至少五分钟的白色闪光的位置。

在世界范围内、从极点到低纬度地区都可以看到极光,如墨西哥中南部、澳大利亚昆士兰州、古巴、夏威夷、日本南部和中国等。在美国落基山脉上空的极光非常明亮,以致于鸟儿开始鸣叫,也唤醒了金矿工,他们以为已经天亮了并且开始准备早餐。美国东北部的人们可以在极光的照耀下阅读报纸。

欧洲和北美各地的电报系统均发生故障,甚至还有一些电报操作员触电,电报塔架闪出了火花。

一些电报操作员在切断了电源后仍然可以发送和接受电报信息。

迷信者和狂热者则认为这是可怕的预兆,并认为这是世界末日的预兆。

但是卡灵顿用肉眼发现了造成这种奇怪事件的真正原因:一个包含有100亿枚原子弹的能量的巨大太阳耀斑。于是他也是第一个认识到太阳活动与地球地磁干扰之间联系的人。

在此图像中,太阳动力学天文台(SDO)捕获了X1.2级太阳耀斑,并于2013年5月15日达到峰值。

耀斑火焰*把带电的气体和亚原子粒子喷向地球,有纪录以来最大的地磁风暴发生了。

(*每当太阳发出耀斑时,它也会释放出等离子云,现在称为日冕物质抛射。离子云压缩地球磁场,使得地球表面的磁场增强。)

这就是太阳超级风暴,也称为卡灵顿事件。它发生在第10太阳周期(1855–1867),是在有历史纪录以来最强大的太阳风暴。


当天发生了什么?

与今天的高速信息网络相比,1859年的电报系统或许显得很笨拙,但是在那个时代却是传输新闻、发送私人消息和商业活动的重要信息传递途径。美国的电报运营商之前曾观察到由于雷暴和北极光而导致的本地中断,但他们从未经历过像1859年夏天这样强烈的全球性干扰。

8月28日晚上,第一场太阳风暴袭击使北美各地的许多电报线无法使用。匹兹堡的电报经理E.W. Culgan报告说,流经电线的电流如此之大,以至于铂触点有熔化的危险,“火流”从电路中涌出。一些使用化学物质标记纸张的电报站报告说,强劲的电涌使电报纸张开始燃烧。

电报操作员

9月2日上午,第二场太阳风暴造成的电磁混乱给电报操作员造成了更大的混乱。当美国电讯公司的员工于上午8点到达波士顿办公室时,他们发现无法发送或接收调度信息,但是操作员发现了令人难以置信的现象:他们在拔掉电源之后,仍然可以靠使用极光的电流以30至90秒的间隔将消息传输到缅因州的波特兰——这是因为空气中充满着一定的电。

到上午10点,电磁干扰减弱了,车站终于来电了,但在早晨的其余时间,传输仍然受到影响。

1859年9月1日至2日,来自邱园天文台的地球磁场水平分量的踪迹,显示了巨大地磁风暴使记录超出了范围。

也有科学家对此事件之后的人类健康情况进行了检测,在死亡率和发病率记录中没有任何与此磁场扰动有关的可疑事件,数据也没有显示异常。

据说唯一收录到的死亡事件是,几只百灵鸟在凌晨1点时以为天亮了,开始鸣叫,结果被同样醒来了的一名铁路驾驶员枪杀了。

而人类异常活动则只有在警察报告中出现的,有很多人看到极光后太兴奋开始喝起酒来,结果喝醉了,在迷幻的极光之下把臭水沟当做自己的床。

美国俄亥俄州一位16岁的女孩在看到极光时感到非常迷惑,并且坚信这些壮观的景象都意味着世界即将终结,而且情绪非常激动,于是被治安官拘留,而后不得不被转移到疯人院。

着火的天空

当电报恢复后,许多通电报都生动地描述了前一晚目睹的天然灯光秀。

从法国到澳大利亚的报纸都对灿烂的极光进行了热烈的描述,这些极光使黑夜变成了白天。天空是如此深的红色,以至于许多看到的人都以为是附近的哪里着火了。

来自美国南卡罗来纳州沙利文岛上一名女性目击者陈述说:“东方的天空变成了血红色,整个岛屿都被照亮了,大海也映出了鲜红,沙滩上的贝壳反射着光,像是烈火一样。”

在美国南卡罗来纳州的阿比维尔,因为极光照亮了大地,泥瓦匠醒了,开始在工作现场铺砖,直到他们意识到仍然是半夜,又重新回到床上。

在能看到极光的各地城市中,人们站在大街上,凝视着天上的奇观。

在英国伦敦,凌晨12-1点之间能看到极光,城市的西边看上去像是大火的红色,但是北边和东北边则是紫罗兰色,并有着明亮的光彩。这个美丽的景色持续了约一个小时,然后逐渐消失。

冰芯样本已经确定,卡灵顿事件在过去500年中是任何其他太阳风暴的两倍。

(*冰芯,指取自冰川内部的芯。在大气中的物质会随大气环流而抵达冰川上空,并沉降在冰雪表面,最终形成冰芯记录。)

冰芯


难以言喻的美丽

当时的极光奇观让许多人都看呆了,然而在那个时代没办法用照片或者影片记录下来,这里有两段人们用文字记录下来的,让我们通过文字来想象一下那种极端的美丽吧。

1859年9月3日星期六,美国巴尔的摩市商业广告商报道:

那些恰好在周四晚上出门的人有机会目睹另一场极光的极光展示。光线似乎覆盖了整个穹苍,显然像是一朵发光的云。极光发出的光线比满月更亮,但是却有着难以形容的柔和及精致,似乎笼罩着地球上栖息的一切。在0点-1点之间,当极光充分发挥其光彩时,安静的街道在这种奇妙的亮光下休息着,呈现出美丽而奇异的景观。

澳大利亚的黄金矿工赫伯特在给珀斯《每日新闻》的信中阐述了当天的情形:

我当时在维多利亚州的洛克伍德(Rokewood)挖金。大约在晚上7点左右,我自己和两个伙伴从帐篷里望出去,在南方的天空看到了巨大的反射,大约半小时后,一个几乎难以言喻的美丽景象出现了,各种各样的颜色的光在南方的天空中出现,一种颜色会逐渐消失,另一种颜色渲染补上,然后流淌到天顶,但是到达那里时所有颜色的光都总是变成浓郁的紫色,并且总是卷曲成一团。天顶的北侧也被照亮着美丽的色彩,但由于南北的所有颜色始终相对应,因此被认为只是南边展示的再现。

这是一个永远不会被遗忘的景象,并在当时被认为是有史以来最伟大的极光......

如果在今天发生会怎样?

电干扰将会与当年破坏了电报系统的干扰一样强烈,但其破坏性将更大。

太阳风暴有三个阶段,最后阶段是日冕物质抛射(耀斑火焰),在此阶段太阳粒子与地球磁场相互作用,产生强大的电磁波动。

尤其令人担忧的是对全球定位系统(GPS)的破坏,我们现在无论是手机、飞机或汽车都无法不依赖GPS。

此外,卫星通信对于许多我们日常活动也是必不可少的,它也必将会受到太阳风暴的威胁。——我们每次使用信用卡购买任何东西,那都是卫星通信。

但是最大的担忧是电网将会发生什么,因为由太阳粒子引起的电涌可能会炸毁巨型变压器,这样的变压器可能需要很长时间进行更换,特别是如果一次销毁了数百个。

若是有些地方的电力基础设施高度重叠和依赖,故障将会很容易像多米诺骨牌一样层叠。想象一下大城市停电一周、一个月或者更长时间,损失难以估量。

即使不是卡灵顿级别的太阳风暴,也会对电力和通信形成一定影响。

例如2003年的“万圣节风暴”就干扰了卫星通信,在瑞典造成了短暂断电,极光照亮了许多接近赤道地区的天空。

2003年万圣节太阳风暴造成的极光


有什么预防方法?

一种解决方案是重建老化的电网,使其更不容易受到太阳能量的干扰。

然而最好的方法是预测。

使用新型仪器和技术来对太阳风暴进行更好的理解,并预测何时可能发生太阳耀斑,以及预测即将影响的地区,风暴是否指向地球。

即使到现在,大风暴造成的最具破坏性的排放传播的速度也是缓慢的,以至于在这些粒子撞击地球之前,就可以通过看太阳的卫星检测到它们。这使我们大约有20个小时来确定需要采取的行动。

1859年太阳超级风暴的最大日冕物质抛射用了17.6小时抵达地球,然而一般都要3至4天才会抵达地球,它会如此快速的移动是因为之前的几次较小型日冕物质抛射已经将从太阳到地球的宇宙空间清除干净了。

在紧要关头,电力公司可以通过在太阳风暴到来之前关闭一部分有价值的变压器来保护它们。尽管这也会造成局部停电,但是持续时间不长而且可以进行事先通知以减少影响。

然而太空天气的预测工作仍有待完成,科学家表示:“我们回到了50年前的天气预报情形。”

2013年6月,伦敦劳合社和美国大气与环境研究(AER)研究人员的合资企业使用了卡灵顿事件的数据来估算,若同类事件在现在发生的话,将会导致0.6-2.6美元万亿美元的损失,将会占年度GDP的3.6%至15.5%。


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看看网友怎么说

用户99918217029:1859年有多少电器?

你我無别:好文章。

人间何处有真情真善真:1859年你发明了电器?

孙zx:我大清表示,祥瑞降临。

半本破书:为本文作者点赞!

长风到沧海:很期待能再来一次比这规模很大的!

蓝色鱼171748516:1859年?电器?我家1984年通电[抠鼻]

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