撰文 | 宋喬 楊書紅

　　當(dāng)?shù)貢r間2017年8月21日上午，一道巨大的陰影籠罩了北美大地。此時的月球正好運行到地球和太陽之間，把太陽的光芒遮住，形成了日食。在陰影的中心地帶，西起美國俄勒岡州，東到南卡羅來納州的廣大土地上，成千上萬的人目睹了日全食的壯麗景象。天空變暗了，仿佛黃昏突然降臨，金星、火星和軒轅十四在天空中閃亮。太陽變成一個黑色的圓盤，圓盤周圍散發(fā)出奇異的白色光芒，并有三條細(xì)長的光帶一直延伸到幾個太陽半徑遠(yuǎn)的地方(圖1)。筆者有幸在俄勒岡州觀看這次日全食，感受到了美國人民對日全食的熱情，21日當(dāng)天是工作日，有不少人專門請假去看日食，有人舉家開車奔赴全食帶觀看，還有人千里迢迢從阿拉斯加州趕來觀看。平時我們司空見慣的太陽，突然變成了大熱門。

圖1 2017年8月21日日全食照片(羅森加滕拍攝于美國俄勒岡州馬德拉斯)，

　　黑色圓盤是被月球完全遮住的太陽光球，邊緣的紅色特征屬于色球，最外面的白色光芒是日冕結(jié)構(gòu)，注意左上角那個小白點，就是獅子座的一等星軒轅十四

　　日全食大戲的男主角太陽是離地球最近的一顆恒星，距離我們約1.5 億千米，半徑約70萬千米，是太陽系內(nèi)最大的天體，被稱為我們的恒星。女主角月亮是地球的天然衛(wèi)星，距離我們約38萬千米，半徑約為地球的四分之一，即1700千米左右。太陽和月亮的半徑相差約400倍，兩者相對地球距離也相差400倍左右，同時地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面(黃道面)與月亮繞地球運行的軌道平面(白道面)之間的夾角只有5度左右。這一系列合適條件使得在某些特定時刻，月球可以不偏不倚地跑到地球和太陽之間，并剛好遮住太陽圓面，讓地球上特定地區(qū)的人們看到日全食。

　　對于某個地區(qū)的人們來說，日全食大戲并不常見。像我國這樣幅員遼闊的國家，可能也要二三十年才有一次，比如上一次日全食是2009 年7月在長江流域出現(xiàn)的，下一次要到2034年3月在西藏西南部才能看到，之后2035年9月的日全食將橫貫我國北方廣大地區(qū)，會更容易觀測到。即使在理想的情況下，落到地球表面上的月球本影直徑也只有幾百千米，這團陰影會以幾千千米每秒的速度從西向東掃過地球表面，位于地球上某個固定地點的人最多只能看到7分半鐘的日全食，不少日全食只持續(xù)兩三分鐘，有人甚至專門乘坐飛機追逐月球的影子，只為多看幾眼日全食這一罕見的奇觀。

　　對普通人來說，日全食是一種壯觀的體驗；對天文學(xué)家而言，日全食是一次難得的觀測機會。為了觀測本次美國日全食，中國科學(xué)院云南天文臺、北京大學(xué)、四川理工學(xué)院等多支中國團隊攜帶儀器跨越大洋，到美國俄勒岡州首府塞勒姆西邊的小鎮(zhèn)達(dá)拉斯安營扎寨。為了能在短短兩分鐘的全食階段取得更多更好的觀測數(shù)據(jù)，各團隊成員進行了周密細(xì)致的準(zhǔn)備工作，并在日全食期間協(xié)調(diào)指揮，最終保證了觀測的成功。云南天文臺的第一代光纖陣列太陽光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、日冕綠線中等帶寬濾光成像望遠(yuǎn)鏡、白光線偏振望遠(yuǎn)鏡、北京大學(xué)的折射式大視場太陽成像望遠(yuǎn)鏡、四川理工學(xué)院的折射式太陽半徑測量望遠(yuǎn)鏡均獲得了可喜的觀測數(shù)據(jù)。

　　千百年來，太陽不僅為我們上演日全食奇景，還一直推動著物理學(xué)的發(fā)展，堪稱是一座無與倫比的巨型物理實驗室。古時候一些有識之士因為看到太陽上的黑點(太陽黑子)，認(rèn)識到太陽并不是完美無缺的，將太陽從神話和宗教范疇，拉到了科學(xué)和物理的領(lǐng)域。到了近代和現(xiàn)代，這一進程大大加速了。

　　1802年，一個叫沃拉斯頓的英國化學(xué)家讓陽光穿過狹縫和三棱鏡照到白紙上，發(fā)現(xiàn)有很多黑色豎線散布在七彩光帶上，他以為這是“顏色的分界線”。后來，德國物理學(xué)家夫瑯和費仔細(xì)研究了這些黑線，還給它們一一做了編號，所以現(xiàn)在我們稱之為夫瑯和費線。隨著光譜學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)不同的物質(zhì)會有不同的發(fā)射和吸收譜線。通過與實驗室光譜進行對比，德國海德堡大學(xué)的基爾霍夫和本生終于揭開了太陽夫瑯和費線的奧秘，發(fā)現(xiàn)了一種通過光譜確定物質(zhì)化學(xué)成分的方法。有了這種方法，人類可以不必登陸采樣，就能夠通過恒星光譜分析遙遠(yuǎn)恒星的化學(xué)成分，從而確定它們的類型、年齡并預(yù)測將來的演化。

　　1868年8月，法國天文學(xué)家簡森在印度觀測日食時，對日珥進行了光譜研究，發(fā)現(xiàn)了一條黃色譜線，這條譜線與當(dāng)時已知的元素都對不上號。同年10月，英國天文學(xué)家洛克耶爾也在日珥光譜中觀測到了同樣的陌生譜線。當(dāng)時的人們認(rèn)為這條譜線代表了一種太陽上特有的元素，將其命名為Helium(來自希臘語，意思是太陽)，后來我們知道這種元素就是氦?，F(xiàn)在，通過對夫瑯和費線的研究，我們在太陽低層大氣中證認(rèn)了67種元素，以及各種激發(fā)和電離態(tài)的原子。

　　1905年，愛因斯坦提出狹義相對論理論，隨后他又將狹義相對論推廣至非慣性系，提出了著名的等效原理，創(chuàng)立了廣義相對論。按照廣義相對論，光線會在引力作用下發(fā)生偏折，偏折的角度與產(chǎn)生引力場的物體的質(zhì)量大小有關(guān)。在我們地球附近，質(zhì)量最大的物體無疑是太陽，愛因斯坦在其1911年的論文中呼吁大家通過太陽附近恒星光線的偏折來驗證他的理論。我們都知道白天有太陽的時候就很難看見星星，晚上有星星的時候又看不到太陽，那么什么時候可以在太陽附近看到星星呢？在當(dāng)時的技術(shù)條件下，觀測日全食是最好的選擇。

　　愛因斯坦的論文引起了一位英國天文學(xué)家的注意，這位天文家就是愛丁頓。1919年5 月，愛丁頓組織了兩支觀測隊，分別奔赴非洲和南美，以驗證日全食時星光的偏折。這次日全食觀測可謂天時地利人和，首先全食時間接近7分鐘，且太陽正好位于一個明亮的星團附近，這樣就有充足的時間和明亮的恒星進行更準(zhǔn)確的觀測；其次，當(dāng)時第一次世界大戰(zhàn)已經(jīng)結(jié)束，英國日食遠(yuǎn)征隊不用擔(dān)心德國潛艇的威脅了；最后，愛丁頓本人是和平主義者又是用英語宣講相對論的第一人，他不在乎相對論是一種看起來多么古怪難懂的新理論，也不在乎提出者是來自敵國的科學(xué)家，而是對日全食觀測投入了極大的熱情。愛丁頓帶領(lǐng)日食遠(yuǎn)征隊克服了長途旅行的勞累、惡劣環(huán)境的影響和糟糕天氣的干擾，終于完成了對星光偏折的驗證，愛因斯坦的廣義相對論取得了一次偉大的勝利。

　　在近百年后的今天，借助大型天文望遠(yuǎn)鏡和日冕儀等儀器，我們已經(jīng)可以在白天觀測星星，可以用日冕儀擋板遮住太陽的光芒，不需要等到日全食再遠(yuǎn)赴重洋進行星光偏折的驗證了。我們也在遙遠(yuǎn)的宇宙深處，看到了由星系團等極大質(zhì)量的天體的引力所形成的愛因斯坦環(huán)、愛因斯坦十字等神奇的景象；我們甚至探測到了由黑洞、中子星等致密天體合并產(chǎn)生的引力波。2017年諾貝爾物理學(xué)獎授予了三名美國科學(xué)家韋斯、巴里什和索恩，以表彰他們在LIGO引力波探測器和引力波觀測方面做出的決定性貢獻(xiàn)。愛因斯坦的廣義相對論在茫茫宇宙中不斷得到新的驗證，同時也指引著我們?nèi)ヌ剿鞲鼜V闊的宇宙。

　　現(xiàn)代天文學(xué)的主要核心——天體物理——是將宇宙和其中的天體作為物理對象來研究的一門學(xué)科。受目前觀測技術(shù)的限制，即使是使用最好的天文望遠(yuǎn)鏡觀測鄰近的明亮恒星，也難以對其表面特征進行詳細(xì)分析。太陽作為一顆典型的、目前唯一可以詳細(xì)研究的恒星，其重要性不言而喻，可以說正是對太陽這座恒星級實驗室的研究，奠定了我們對其他恒星理解的基礎(chǔ)。

　　太陽如圖2所示從內(nèi)到外分為日核、輻射區(qū)、對流區(qū)、光球、色球、過渡區(qū)和日冕等層次。最內(nèi)層的日核只占據(jù)太陽體積的1.56%，但是日核中進行的核聚變反應(yīng)卻是太陽發(fā)光發(fā)熱的能量源頭。值得一提的是，日核中的核聚變反應(yīng)是非常溫和的，因為日核的溫度和密度還不夠高，所以需要借助量子隧穿效應(yīng)核聚變反應(yīng)才可以發(fā)生，也就是說在一定時間內(nèi)只有很小一部分比例的氫聚變成了氦。計算表明，單位時間單位體積的日核物質(zhì)聚變產(chǎn)生的能量可能跟新鮮肥料堆差不多。因此太陽巨大的能量輸出主要依賴于它巨大的體積，每秒日核里面都有6億噸氫原子發(fā)生聚變，放出大量的高能γ光子和中微子。

圖2 太陽結(jié)構(gòu)和耀斑等活動現(xiàn)象的示意圖

　　看到這里可能有人要問，為什么太陽核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的是高能的γ光子，但是我們測量太陽光譜得到卻是以可見光等較低能量的光子為主呢？這就要感謝輻射區(qū)了。在輻射區(qū)中，日核產(chǎn)生的高能光子不斷地被高溫物質(zhì)吸收和發(fā)射，光子的能量逐漸降低，頻率變低，波長變長。同時光子的運動路徑也隨之不斷改變，穿越輻射區(qū)的路途變得格外曲折。好在輻射區(qū)溫度和密度都是從內(nèi)向外不斷降低的，所以只要給四處亂轉(zhuǎn)的光子足夠長的時間，比如幾十萬年，它們最終還是可以穿越輻射區(qū)的。從輻射區(qū)往外是對流區(qū)，這里和輻射區(qū)一樣，對光子來說也是不透明的，也就是說這一層的光子無法直接到達(dá)地球。與輻射區(qū)靠光子傳遞能量不同，對流區(qū)的溫度梯度足夠大，導(dǎo)致物質(zhì)發(fā)生對流，它們像煮沸的水一樣不斷翻騰，將能量送到太陽表面。太陽表面的意思是說，從這里發(fā)出的光子終于可以向外傳播并到達(dá)我們的眼睛了，所以我們叫它光球。太陽半徑、表面溫度等許多參數(shù)都是從光球?qū)拥玫降?。光球以下的部分叫作太陽?nèi)部，太陽內(nèi)部溫度、密度等參數(shù)的分布可以通過模型計算出來。目前通用的模型叫作標(biāo)準(zhǔn)太陽模型，該模型的計算結(jié)果與觀測吻合的不錯，我們關(guān)于太陽內(nèi)部如何分層的知識就是來自標(biāo)準(zhǔn)太陽模型。像我們地球內(nèi)部有地震一樣，太陽內(nèi)部也有震動。通過對太陽表面多普勒速度分布進行精確測量，我們可以計算太陽內(nèi)部的狀態(tài)，這就是日震學(xué)的基本原理。通過日震學(xué)的幫助，我們可以對標(biāo)準(zhǔn)太陽模型的參數(shù)進行修正，使其更精確地反映太陽內(nèi)部的物理狀態(tài)。

　　標(biāo)準(zhǔn)太陽模型也遇到過挑戰(zhàn)，在解決挑戰(zhàn)的過程中又產(chǎn)生了一次諾貝爾獎。前面說到日核的聚變反應(yīng)產(chǎn)生光子和中微子，與四處亂撞的光子不同，中微子幾乎不和其他物質(zhì)發(fā)生相互作用，所以有人叫它“害羞的粒子”。太陽從核心到表面70萬千米的路程，中微子只要2秒多點兒就能跑完。科學(xué)家在地下建造巨大的儀器，以探測來自太陽的中微子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)探測到的中微子數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)太陽模型預(yù)計的不一致，有約三分之二的中微子不見了。雖然一開始標(biāo)準(zhǔn)太陽模型的正確性受到了懷疑，但最后結(jié)果表明其實是當(dāng)時對中微子性質(zhì)的認(rèn)識還不夠深入。梶田隆章和麥克唐納因為“發(fā)現(xiàn)了中微子振蕩，在粒子物理領(lǐng)域開辟了新的疆土”而獲得了2015年的諾貝爾物理學(xué)獎，這也是中微子相關(guān)研究第四次獲得諾貝爾獎。

　　相比中微子，我們?nèi)祟惛煜る姶泡椛?，連我們的眼睛都進化成能很好的接收太陽電磁輻射中最主要的部分，并把這部分稱為可見光。17 世紀(jì)初，當(dāng)?shù)谝患芡h(yuǎn)鏡指向天空，觀測的也是可見光，所以目前為止我們對太陽實驗室的可以看到的外層部分——太陽大氣的了解要更為詳細(xì)。太陽大氣中時時刻刻都在進行著等離子體物理實驗，其中一個重要的參數(shù)是磁場。在光球、色球、過渡區(qū)和日冕等各個層次上都有多種多樣的、與磁場相關(guān)的活動現(xiàn)象存在，其中最廣為人知的就是太陽黑子。

　　古人很早就注意到太陽明亮圓盤上有黑色斑點存在?！稘h書·五行志》中記載：“河平元年……三月乙未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央”，這里的“黑氣大如錢”指的就是太陽黑子。黑子等活動特征聚集的區(qū)域被稱為太陽活動區(qū)。太陽大氣的不同層次因其溫度、密度等物理參數(shù)的差異，常常需要在不同波段進行觀測（如圖3所示）。太陽活動區(qū)的外貌根據(jù)所使用的觀測波段和角度的不同會有較大變化，就好比在可見光、紅外、X射線波段會拍出不同的人體照片一樣。日面上的活動區(qū)在光球上常常表現(xiàn)為由光斑圍繞的黑子群，其大小約為一萬到十萬千米的量級，相當(dāng)于一個甚至幾十個地球直徑大小，面積約占太陽表面的1%~2%，壽命從幾天到幾個月不等。在色球上，活動區(qū)常常表現(xiàn)為日面上的譜斑和活動區(qū)暗條，以及日面邊緣Hα波段的明亮日珥。在日冕中，活動區(qū)的尺度往往較大，表現(xiàn)為極紫外波段的冕環(huán)、日冕凝聚物和X射線增強區(qū)。

圖3 太陽動力學(xué)天文臺（SDO）衛(wèi)星拍攝的太陽活動區(qū)在不同波段的圖像，右下角的黑白圖為縱向磁圖，該圖視場范圍約20萬千米

　　太陽活動區(qū)是強磁場聚集的地方，單個活動區(qū)的磁通量一般為10^19~5×10^22麥克斯韋。當(dāng)大量磁通量從光球下不斷浮現(xiàn)出來，一個活動區(qū)就誕生了?；顒訁^(qū)在時間和空間上的分布是由太陽磁場整體變化確定的?；顒訁^(qū)和黑子的數(shù)目都有一個大致為11年的周期，稱為太陽活動周（圖4）?；顒訁^(qū)和黑子數(shù)目在活動周峰年較多，可見日面上經(jīng)常同時存在多個活動區(qū)；到了活動周谷年的時候，有時會連續(xù)很多天日面上一個黑子都沒有。我們現(xiàn)在處于第24個太陽活動周的尾巴上，有時候連續(xù)幾天都看不到黑子的蹤影，但這并不等于平靜無事，比如2017年9月份的時候，太陽突然爆發(fā)了一次十二年來最大的耀斑，給很多研究人員帶來了驚喜。

圖4 第23太陽活動周太陽活動的變化

　　暗條和日珥是太陽大氣中另外一種常見特征，它們其實是同一種東西。在Hα等色球溫度的波段上它們通常呈現(xiàn)為比日面背景更暗的條帶狀結(jié)構(gòu)，被稱為暗條；當(dāng)其位于日面邊緣時，通常表現(xiàn)為比天空背景更亮的突出狀結(jié)構(gòu)，所以叫作日珥。暗條或日珥一般位于日冕高度上，但在日冕波段的圖像上卻不能被觀測到或者呈現(xiàn)為吸收特征，這表明它們比其周圍日冕物質(zhì)溫度更低、密度更大。日珥最初是日全食時在太陽邊緣被發(fā)現(xiàn)的，但直到1860年日全食時通過照相術(shù)的幫助，人們才確認(rèn)日珥是太陽上的特征，而不是來自地球大氣的影響。隨著日冕儀、單色光照相儀等觀測儀器的發(fā)明，以及望遠(yuǎn)鏡空間分辨率的提高，在非日全食時也能觀測到日珥和暗條。觀測表明，暗條或日珥也是由磁場主導(dǎo)的，它們通常位于光球磁反轉(zhuǎn)線上方，是高溫稀薄的日冕中的較冷較致密的等離子團，主要由氫和氦構(gòu)成，通常具有較低的電離態(tài)。暗條或日珥本身并不是均勻的，存在大量精細(xì)的、快速變化的亞角秒尺度的精細(xì)結(jié)構(gòu)（圖5）。當(dāng)暗條或日珥爆發(fā)時，可能伴隨有日冕物質(zhì)拋射和耀斑等爆發(fā)事件。

圖5 瑞典1米太陽望遠(yuǎn)鏡（SST）觀測的暗條細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，右下角是該暗條與地球大小的比較

　　1895 年，卡林頓和霍奇森分別在白光太陽像上發(fā)現(xiàn)一個大活動區(qū)局部突然變亮，這是一次太陽白光耀斑，這次極為劇烈的爆發(fā)事件被稱為卡林頓事件。耀斑(Flare)的“耀”字說的是它的猛烈。炎炎夏日讓我們體會到陽光的威力，而耀斑除了可見光(白光)和射電波之外，還有大量的X射線、極紫外等高能光子，其猛烈程度可想而知。20世紀(jì)后期，因為人們在Hα波段觀測到了分離的耀斑雙帶和膨脹的耀斑后環(huán)，耀斑開始被認(rèn)為是一種色球現(xiàn)象，隨后的X射線和射電觀測表明耀斑的一系列重要過程都是發(fā)生在日冕中的。一般認(rèn)為耀斑的能量來自于磁場，當(dāng)扭纏的磁力線發(fā)生重聯(lián)時，巨大的能量就被釋放出來。耀斑有時候會伴隨有日冕物質(zhì)拋射現(xiàn)象（圖6）。

圖6 SOHO衛(wèi)星拍攝的一次壯觀的日冕物質(zhì)拋射

　　日冕物質(zhì)拋射(CME)是太陽大氣中常見的大尺度爆發(fā)現(xiàn)象，可在短時間內(nèi)將大量物質(zhì)和磁場拋向行星際空間。雖然早年人們在觀測日全食的時候就偶然看到過CME的蹤跡，但是CME被真正認(rèn)識和了解，還是在20世紀(jì)后半葉日冕儀和空間觀測出現(xiàn)之后。在白光日冕儀的圖像上，CME由于投影效應(yīng)等原因展現(xiàn)出多樣的形態(tài)，如泡狀、環(huán)狀、暈狀和扇形等。當(dāng)它們朝向地球方向時，往往會產(chǎn)生較大的對地效應(yīng)。CME投影速度從20千米每秒到2000千米每秒都有分布，有的甚至高達(dá)3500千米每秒。觀測數(shù)據(jù)表明，CME物質(zhì)外流帶來的密度增大一直持續(xù)到7個太陽半徑處，CME平均質(zhì)量約為1.6×10^12千克。通過質(zhì)量和速度估計可得，一個典型的CME具有約10^22~10^27焦耳的動能和勢能，與耀斑事件的能量相當(dāng)。

　　冕洞也是太陽大氣中的常見特征，它們是日冕中低溫低密的區(qū)域，在X射線和紫外等波段太陽圖像上的通常表現(xiàn)為塊狀暗區(qū)。冕洞的數(shù)目、大小以及其在太陽上的位置都會隨太陽活動周而變化。與太陽上其他特征的較差自轉(zhuǎn)不同，冕洞常常表現(xiàn)為剛體自轉(zhuǎn)。冕洞磁場由單一極性主導(dǎo)，但其中仍有雙極成分存在。冕洞內(nèi)較低的等離子體密度和開放的磁場構(gòu)型，使得離子和電子可以無碰撞地沿著開放磁力線向行星際空間運動，形成高速太陽風(fēng)。由于太陽自轉(zhuǎn)造成的重現(xiàn)性冕洞高速流，常常帶來周期性的小甚至中等強度的地磁暴，可以把太陽活動的影響一直延伸到地球表面。

圖7 SDO衛(wèi)星觀測到的一個位于太陽北極附近的巨大冕洞，白色是計算得到的日冕磁力線

　　從古代起人類就知道太陽對地球的巨大影響。古埃及、瑪雅、華夏等很多文明都有關(guān)于太陽的神話傳說，神話傳說的背后是太陽每秒拋灑出來的龐大能量。到了現(xiàn)代，人類更是發(fā)現(xiàn)太陽這個實驗室不僅帶給我們物理知識，還會影響我們的科技和生活，甚至地球本身就在這個實驗室中，每時每刻都感受著太陽風(fēng)的吹拂。當(dāng)太陽活動劇烈的時候，耀斑和日冕物質(zhì)拋射還會讓我們感受到太陽風(fēng)暴的威力。太陽風(fēng)暴是很有層次感的立體攻勢，通常包含三波攻擊，會引發(fā)不同的空間天氣事件。

　　第一波攻擊相當(dāng)于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的激光武器，因為它們是電磁輻射，也就是光。光從太陽到地球只需八分多鐘，正所謂迅雷不及掩耳之勢。太陽風(fēng)暴中的光主要來自太陽耀斑，雖然耀斑產(chǎn)生的高能光子沒法穿透地球厚厚的大氣層輻射到地面，但卻可以改變地球電離層的性質(zhì)。因此依賴電離層反射傳播的無線電信號會受到影響，比如造成無線電通信、廣播中斷、GPS 信號誤差增大等。對于依賴無線電通信尤其是高頻通信的人們，比如茫茫大海中漁船上的漁民、從中國飛越極區(qū)去北美的客機上的乘客等來說，這可不是一個好消息。

　　第二波攻擊是高能粒子，相當(dāng)于空襲打擊，主要包括兩種機型——“輕型戰(zhàn)斗機”電子和“重型轟炸機”質(zhì)子。它們的速度可達(dá)光速的幾分之一，通常在幾十分鐘到數(shù)小時后就會飛到地球上空，在軌運行的人造衛(wèi)星和空間站首當(dāng)其沖。這些帶電的高能粒子可以穿透衛(wèi)星表面，對衛(wèi)星造成暫時甚至永久的損害，也可能會對航天員的健康造成威脅。

　　第三波攻擊是姍姍來遲的登陸部隊，它們是等離子體。等離子體由自由的帶電粒子組成，很容易和磁場攪到一塊，形成磁化等離子體，就好像運載著裝甲車的登陸艦隊。磁化等離子體首先攻擊的灘頭陣地是地球的磁層，一旦順利搶灘登陸，會對地磁場造成擾動，可能引發(fā)地磁暴事件，會對導(dǎo)航定位、地質(zhì)勘探等造成影響，還會讓信鴿等依賴磁場定位的動物迷失方向。

　　正如戰(zhàn)爭中偵查和情報工作非常重要一樣，要想有效應(yīng)對空間天氣事件，就要對空間天氣進行監(jiān)測和預(yù)報，各國為此都投入了可觀的資源。美國在其國家海洋和大氣管理局(NOAA)里設(shè)置了空間天氣預(yù)報中心(SWPC)，2015年發(fā)射的DSCOVR衛(wèi)星在日地之間的第一拉格朗日點擔(dān)當(dāng)太陽風(fēng)監(jiān)測前哨，2018年即將發(fā)射的帕克太陽探測器可靠近到8.5個太陽半徑的地方去“觸摸太陽”。我國在這方面起步稍晚，正在奮起直追，中國氣象局建立了專門的空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心，最新的風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星上搭載了高能粒子探測器、三軸磁通門磁強計、衛(wèi)星輻照計量儀與充電電位測量儀等空間天氣監(jiān)測儀器。一旦發(fā)現(xiàn)太陽風(fēng)暴的苗頭，不論是在太空作業(yè)的宇航員，還是飛越極區(qū)的客機，都可以采取有效措施，減少太陽風(fēng)暴帶來的危害。

　　對于太陽這個巨大的實驗室，盡管我們已經(jīng)研究了幾千年，有大量的地面望遠(yuǎn)鏡和人造衛(wèi)星專門盯著看，我們對它仍有很多不了解的地方。比如我們對于輻射區(qū)和對流區(qū)之間的差旋層、色球和日冕之間的過渡區(qū)等區(qū)域的性質(zhì)還知之甚少；此外，日冕溫度為何越往外越高，太陽上的鋰元素含量為何比隕石中的低很多等問題也尚未解決。當(dāng)我們把目光放得更遠(yuǎn)，在廣袤的時間和空間中，地球并不是一個永恒的安樂窩。即使我們避開了小行星撞擊、核戰(zhàn)爭等可能的天災(zāi)人禍，50億年后太陽這個實驗室也會有終結(jié)的那一天。對太陽的研究將有助于我們開啟行星際甚至星際旅行的大門，當(dāng)科幻小說中的描寫在未來實現(xiàn)，我們也許會像現(xiàn)在看天氣預(yù)報一樣關(guān)注空間天氣變化，準(zhǔn)備好防護措施，飛向另一顆星球。

　?。ū疚倪x自《現(xiàn)代物理知識》2018年第2期 時光摘編）