大量高能粒子冲向地球!太阳风暴增强,对航天员返回有影响吗?

我国神舟十三号航天员在天宫空间站上 , 已经工作和生活了5个多月 , 按照既定计划 , 他们将于4月中旬返回地球 , 即将圆满完成各项目标任务 , 后续我国还要相继发射神舟十四号和神舟十五号载人飞船 , 为年底前全面完成天宫空间站建设全力冲刺 。
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大量高能粒子冲向地球!太阳风暴增强,对航天员返回有影响吗?】在此期间 , 我们还了解到 , 目前太阳的活动变得越来越频繁 , 已经进入从一个活动极小期到极大期变化的阶段 。 前不久 , 有科学家观测到 , 在太阳的表面已经形成了诸多太阳黑子 , 太阳黑子的增多 , 意味着太阳活动逐渐增强 , 其中一个太阳黑子在较短的时间内 , 连续产生了多达20次的耀斑 , 向外喷射出强烈的太阳风暴 , 大量高能粒子呼啸而出 , 奔向四面八方 , 其中有一些就抵达到了地球 。
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虽然在地球上 , 这种高能粒子的冲击 , 我们似乎感觉不到 , 对日常生活也没有造成什么影响 , 但是在外太空工作的航天员们 , 由于没有了地球大气层和磁场的保护 , 他们在返回时会不会受到什么影响呢?这个问题 , 或许很多人心里都有疑问 。
在太阳的内部 , 无时无刻不在进行着核聚变反应 。 由于核聚变反应的过程非常剧烈 , 需要大量的物质消耗 , 因此 , 在太阳内核因核聚变释放大量能量的同时 , 也需要从外围向内部不断地输送大量物质进行补充 。 而补充进去的物质 , 在太阳内部并非是均匀的 , 那些行进速度快的物质 , 就会与周围物质间产生剧烈的挤压和碰撞 , 从而产生管状磁场 。
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当形成这种管状磁场之后 , 这部分物质的密度就会变轻 , 从而一部分就会慢慢漂移到太阳的表面 , 并且依靠形成的磁场 , 会阻挡太阳内部能量的向外传输 , 从而造成太阳表面局部区域的温度 , 要比周围低一些的现象 , 太阳黑子就此产生 。 太阳黑子越多 , 则代表局部磁场环境越复杂、越强烈 , 那么也从根本上反映出太阳内部的活跃程度越高 。
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虽然太阳黑子与太阳耀斑的产生 , 并没有什么直接联系 , 但是它们都是在太阳比较活跃时所形成的现象 。 当太阳处于活跃期时 , 在太阳色球层的大气中 , 会产生强烈的能量释放 , 随之而出的既包含可见光 , 同时也有大量的伽玛射线、X射线和紫外线这些高能射线 , 以带电粒子流的形式向四方发射 , 形成壮观的“太阳耀斑” 。
目前 , 科学家们观测到的太阳黑子活动周期 , 平均为11.2年 , 这就代表着太阳活跃期、太阳强烈风暴的高峰期 , 间隔一般都在11年左右 。 上一轮太阳剧烈风暴的时间为2013-2014年 , 所以新一轮的太阳风暴高峰期将在2024-2025年出现 , 从时间线上看 , 目前我们已经处在从太阳活动“低谷”到“高峰”的上升期 。 科学家们不久前监测到的太阳耀斑大爆发 , 也充分印证了这一推断 。
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在正常情况下 , 从太阳喷出的大量高能粒子 , 在到达地球后 , 由于本身带有磁性和电荷 , 所以将与地球的磁场发生明显作用过程 , 在地磁场的“约束”下 , 这些带电的高能粒子 , 大部分会沿着磁力线方向 , 被引导到地球的两极 , 与那里大气层中的气体分子发生激烈碰撞 , 从而形成绚丽多彩的极光现象 。
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剩余的一小部分 , 则会直接穿透地球磁场和大气层来到地面 , 从而对近地轨道的卫星、地面通讯系统、电力传输系统等产生一定影响 。 一般情况下问题都不会太严重 , 除非太阳活动异常剧烈 , 释放的带电粒子过多、携带能量过大 , 才会对卫星、航天器的运行产生影响 , 甚至会造成暂时失控、通讯和电力系统中断等问题 。
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地球的磁层下边界 , 位于距地面600-1000公里之间 , 而上边界位于距地面6万公里左右 , 可以说范围非常广 , 而天宫空间站的运行轨道高度 , 在400公里左右 。 从这几个数据可以看出 , 天宫空间站基本上处于地球磁场的完整包围圈之内 , 所以中等强度以下的太阳风暴 , 在地球磁场的保护下 , 天宫空间站根本不会受到什么影响 。