耀斑在太陽的什麼層

從前，有個電報員在工作時被電死了。而在同一時期，低緯度地區可以看見血紅色的北極光，十分耀眼。人們甚至可以在半夜藉著那極光讀報紙。［2］這就是卡林頓事件，它是以業餘天文學家理查德·卡林頓的名字命名的。卡林頓在倫敦南部觀測到太陽耀斑同時，裘園（倫敦市郊著名植物園）的磁力計突然爆表了。這一事件改變了人們對於太陽的認識。在1859年9月1日之前，我們只知道太陽會發光，對地球有引力作用。但在那之後，人們才開始意識到，太陽表面，即光球層劇烈的電磁活動會向地球發射大量的電磁波，造成毀滅性的後果。

20世紀20年代，英國天體物理學家艾丁頓爵士推算出太陽的內部結構，假設太陽是一個巨大的氣球，那麼太陽核心溫度就應該高於1000萬攝氏度。他意識到一個關鍵問題，太陽內部結構各個部分一定處於完美的平衡之中。因為，太陽並沒有明顯的膨脹或收縮。要保持這種流體靜力學平衡，太陽各部分受到的向內引力必須與其受到的由炙熱氣體產生的向外推力保持完美平衡。雖然我們現在已經知道，太陽的熱力來源於兩個氫原子核融合為一個氦原子核，反應的副產物就是光和熱。但艾丁頓並不需要知道太陽熱能源自何物，就能得出這個結論。

正如第15章中提到的，太陽核心溫度只是由質量決定的，不管它是由香蕉、破爛的腳踏車或是廢棄的電視組成的，只要質量一樣大就能達到同樣的溫度。 艾丁頓腦海中的太陽就是一個簡單到有些無聊的熱氣球。然而事實上，太陽的電磁場把太陽變成了一個變幻莫測、喜怒無常、易燃易爆炸的極端物理實驗室。 磁場是由不斷運動的電荷產生的。在簡單的條狀磁鐵磁場中，只有原子內的電子在運動，而原子本身是靜止不動的。要理解太陽構造，首先要知道太陽並不只是一大團簡單的氣體，而是充滿電能的氣體，混合著原子核以及電子，即等離子體。在太陽等離子體中，產生磁場的電荷是自由運動的，這和條狀磁鐵裡的原子不同。這種電荷的運動導致了磁場變幻不定，而磁場又反過來影響了電荷的運動。

磁場的電荷之間就這樣互相影響。正是這種複雜的相互作用，導致太陽展現出各種磁場現象，比如太陽黑子或是太陽耀斑。 還有另一個重要原因導致太陽磁場異象：太陽並不是固體。事實上，太陽外層自轉速率和內部不一致，甚至外層在不同緯度的旋轉速率也不甚相同。太陽磁場因此不斷扭曲變形，並且藉此貯存能量，就像扭曲的橡皮筋貯存勢能一樣。 當強磁場浮現在太陽表面時，太陽黑子就出現了。它們總是成對出現，這是因為磁場從一處浮出表面，又會從另一處沉沒下去。磁場扭曲到極致然後與其他磁場連線，釋放出的能量將熾熱的等離子體透過太陽耀斑丟擲太陽表面幾萬千米。

更有時速超過100萬英里的太陽風從太陽上呼呼地颳著，將磁場送達太陽系的每個角落。地球就在太陽的大氣範圍內沿軌道執行。太陽大氣甚至可以影響到太陽系裡最偏遠的行星，太陽風伸出利爪，像雪耙鏟進雪堆裡一般刺進星際介質當中。美國國家航空航天局1977年發射的“旅行者1號”探測器於2012年8月25日探測到突增的宇宙射線，也就是銀河系中發出的高能粒子流。這讓“旅行者1號”成為首個逃離太陽大氣，得以一窺星際空間的人造航行器。

研究太陽不僅僅是單純的學術活動，我們深深依賴著這顆恆星為我們創造的自然環境。科學家研究了其他和太陽類似的恆星，得知太陽在極小機率下會發出超級耀斑，它足以將地球燙熟燒焦。更讓科學家們擔憂的還有日冕物質拋射（CMEs），更精準的叫法是日冕爆發。20世紀70年代，人們才開始意識到這一危險，巨大的太陽等離子體和磁場就像導彈一般從太陽表面噴射而出。說得更形象具體一點，就是珠穆朗瑪峰質量的物質以500倍噴氣式客機的速度拋射而出。卡林頓事件就是一次日冕物質拋射活動，也是記錄中最為兇殘的一次太陽活動。

1859年的時候，人們還沒開始依賴電氣科技，所以日冕物質拋射等太陽活動並未給人類文明帶來什麼嚴重後果。但現如今我們已然十分依賴電氣科技，電網磁場的任何改變將會導致電流變強，以至毀壞電氣裝置。電報員在操作電報時不幸被電死，還有1989年3月13日那場波及600萬居民的魁北克大停電，這些事件都是太陽磁暴暗中策劃的。但是，現如今真正處於危險之中的是那些支撐我們日常生活的人造衛星、通訊衛星、天氣預報衛星還有全球定位衛星（GPS）。全球定位衛星不僅能幫助路痴找路，還在全球經濟交易當中充當不可取代的角色。發達國家已然採取行動，加強電氣基礎建設以防止未來磁暴的危害。即使有防範措施，我們也得做好準備，萬一哪天給予我們生命的太陽突然一個不高興，就會把我們送回電氣文明之前的時代。

全球定位衛星不僅能幫助路痴找路，還在全球經濟交易當中充當不可取代的角色。發達國家已然採取行動，加強電氣基礎建設以防止未來磁暴的危害。即使有防範措施，我們也得做好準備，萬一哪天給予我們生命的太陽突然一個不高興，就會把我們送回電氣文明之前的時代。