作者：胡平（中國科學院光電技術研究所）

文章來源於中國科普博覽大家族科學大院（ID：kexuedayuan）

1989年3月13日凌晨，加拿大魁北克省莫名其妙地發生了一起詭異的大面積停電事件。當時正值寒冬時節，當地的氣溫低至零下20℃，每家每戶靠著不停工作的暖氣才能安穩入睡。凌晨2點44分，暖氣突然停止運轉，寒冷趁虛而入，停電了。城裡徹夜不歇的路燈和交通燈也暗了下來。全城陷入了一片死寂般的黑暗。

突發的停電遍及魁北克省，就連北美其他一些地區也受到波及。地鐵、火車、飛機等交通工具也無法正常運行，許多工作職能被迫停滯，約600萬人的工作生活受到了影響。沒有提前做好停電的預備措施，長達12小時停電致使停電地區遭受了經濟重創，全省累計損失36億美元。

操控「末日」停電的神秘力量

當時魁北克省的主要電力供應由魁北克水電站負責，事發突然且嚴重，但奇怪的是，魁北克水電站根本不知道發生了什麼事。他們只知道電網突然中斷，從開始到完全停電只用了短短92秒。似乎有一股神秘的力量在操控著這場停電事故。

魁北克莫名被黑暗籠罩，而前一天晚上，美國的紐約州以及佛羅里達州等地區卻罕見地出現了極光。通常北極光只在冰島、俄羅斯等高緯度地區出現，當時在如此低緯度的地區出現極光，可以說是千載難逢的景觀了。

罪魁禍首是誰呢？真正的罪魁禍首竟然不是地球上的敵人，而是人們毫無防備的太陽。

在事故發生前三天，也就是3月10日，太陽發生了一次劇烈的太陽風暴。短短几分鐘內，太陽釋放的能量幾乎相當於同時引爆了數千顆核彈，這股力量徑直向地球襲來。地球原本是以南北極為兩極的巨大磁體，磁場保護其不受宇宙輻射的損害。

這次太陽產生的風暴以大量等離子體的形式向地球衝擊，這些等離子體對地球的磁場進行了一次劇烈的擾亂，稱為地磁暴。地磁暴破壞了原本的磁場，所以本應在兩極出現的極光發生了紊亂。通常用Dst表示地磁暴的強烈程度，Dst低於-100nt時為強磁暴，Dst達到-300nt時為超強磁暴，而這一次停電事件中，Dst最低達到了-589nt。劇烈的磁暴使地磁場不斷擺動，於是在北美的部分地區產生了較大的額外感應電流，感應電流侵入魁北克水電站的電路中，造成了嚴重負載，燒毀了電路。所以才有了這次大規模的停電事故。

其實這股等離子流的能量不至於造成如此嚴重的災害。巧的是，在前一天，3月9日也發生了一次太陽爆發。這次爆發的等離子流還未到達地球時，3月10日再次爆發了一次更加劇烈的太陽風暴。第二股等離子流以更快的速度撞向地球。兩股宇宙能量匯合，組成了一股更強烈的等離子流，朝著地球前進。

我們能否預測太陽活動的產生？

太陽為什麼會產生太陽風暴呢？我們能不能預測太陽風暴的產生呢？經過這次嚴重的停電事故後，這都成了人們想要了解的問題。太陽風暴，指的是太陽上的劇烈爆發活動及其在日地空間引發的一系列強烈擾動。太陽爆發活動是太陽風暴的起源。太陽活動主要包括太陽黑子、耀斑、暗條或日珥和日冕物質拋射等。太陽風通常由較強的太陽耀斑和日冕物質拋射引起。

• 太陽黑子是一種發生在光球層上的太陽活動，其很少單獨活動，通常是成群出現。太陽黑子存在約為11年的活動周期，其活躍時會對地球上的氣候產生影響。眾多事實表明：太陽黑子的形成是通過磁流浮現實現的。

• 太陽耀斑是一種劇烈的爆發現象。它通常發生在太陽大氣局部區域，能在短時間內釋放出大量能量。耀斑與磁通量浮現有著密切的關係，耀斑的能量來源於磁場。
• 日冕物質拋射是攜帶磁力線的巨大的泡沫狀氣體從太陽中拋射出來的過程。其表現為在短時間內從太陽向外拋射一團日冕物質，使日冕受到擾動，從而劇烈地改變了日冕的形態和磁場位形。日冕物質拋射是由於日冕大尺度磁場平衡遭到破壞引起，其破壞了太陽風的流動，產生的干擾對地球有巨大的影響。

那我們到底能不能預測太陽風暴或者太陽活動的產生呢？目前，我們有兩種方法。

一是通過對太陽活動的觀測記錄來掌握太陽活動的規律，達到預測目的。但除了我們已經了解到的太陽黑子11年的活動周期外，其他太陽活動規律性並不是很強，並且，強烈的太陽活動往往不符合規律。二是通過精確的太陽磁場測量，建立理論模型進行空間天氣以及太陽活動的預測。如今，國內外眾多的科研機構都致力於太陽的觀測與測量。2020年1月，美國夏威夷毛伊島山頂的DKIST太陽望遠鏡（4米級）就拍攝出了人類迄今為止最清晰的太陽照片。國內的1.8米級太陽望遠鏡也為太陽的觀測與測量做出了極大的貢獻。

結語

太陽，這個賦予我們，賦予地球生命的火球，我們離它那麼近，又那麼遠。我們與它相依為命，但我們卻遠遠不夠了解它。我們知道的是，它內心非常火熱，但對我們還是很溫柔的，即使偶爾它會發點小脾氣。

茫茫宇宙，渺小的人類如同滄海一粟，我們需要心懷敬畏。