太阳发起脾气有多可怕？

从前，有个电报员在工作时被电死了。而在同一时期，低纬度地区可以看见血红色的北极光，十分耀眼。人们甚至可以在半夜借着那极光读报纸。这就是卡林顿事件，它是以业余天文学家理查德·卡林顿的名字命名的。卡林顿在伦敦南部观测到太阳耀斑同时，裘园（伦敦市郊著名植物园）的磁力计突然爆表了。这一事件改变了人们对于太阳的认识。在1859 年9月1日之前，我们只知道太阳会发光，对地球有引力作用。但在那之后，人们才开始意识到，太阳表面，即光球层剧烈的电磁活动会向地球发射大量的电磁波，造成毁灭性的后果。

20世纪20年代，英国天体物理学家艾丁顿爵土推算出太阳的内部结构，假设太阳是一个巨大的气球，那么太阳核心温度就应该高于1000万摄氏度。他意识到一个关键问题，太阳内部结构各个部分一定处于完美的平衡之中。因为，太阳并没有明显的膨胀或收缩。要保持这种流体静力学平衡，太阳各部分受到的向内引力必须与其受到的由炙热气体产生的向外推力保持完美平衡。虽然我们现在已经知道，太阳的热力来源于两个氢原子核融合为一个氦原子核，反应的副产物就是光和热。但艾丁顿并不需要知道太阳热能源自何物，就能得出这个结论。太阳核心温度只是由质量决定的，不管它是由香蕉、破烂的自行车或是废弃的电视组成的，只要质量一样大就能达到同样的温度。艾丁顿脑海中的太阳就是一个简单到有些无聊的热气球。

然而事实上，太阳的电磁场把太阳变成了一个变幻莫测、喜怒无常、易燃易爆炸的极端物理实验室。磁场是由不断运动的电荷产生的。在简单的条状磁铁磁场中，只有原子内的电子在运动，而原子本身是静止不动的。要理解太阳构造，首先要知道太阳并不只是一大团简单的气体，而是充满电能的气体，混合着原子核以及电子，即等离子体。在太阳等离子体中，产生磁场的电荷是自由运动的，这和条状磁铁里的原子不同。这种电荷的运动导致了磁场变幻不定，而磁场又反过来影响了电荷的运动。磁场的电荷之间就这样互相影响。正是这种复杂的相互作用，导致太阳展现出各种磁场现象，比如太阳黑子或是太阳耀斑。还有另一个重要原因导致太阳磁场异象∶ 太阳并不是固体。事实上，太阳外层自转速率和内部不一致，甚至外层在不同纬度的旋转速率也不其相同。太阳磁场因此不断扭曲变形，并且借此贮存能量，就像扭曲的橡皮筋贮存势能一样。当强磁场浮现在太阳表面时，太阳黑子就出现了。它们总是成对出现，这是因为磁场从一处浮出表面，又会从另一处沉没下去。磁场扭曲到极致然后与其他磁场连接，释放出的能量将炽热的等离子体通过太阳耀斑抛出太阳表面几万千米。更有时速超过100万英里的太阳风从太阳上呼呼地刮着，将磁场送达太阳系的每个角落。

地球就在太阳的大气范围内沿轨道运行。太阳大气甚至可以影响到太阳系里最偏远的行星，太阳风伸出利爪，像雪耙铲进雪堆里一般刺进星际介质当中。美国国家舫空航天局1977年发射的"旅行者1号"探测器于2012 年8月25日探测到突增的宇宙射线，也就是银河系中发出的高能粒子流。这让"旅行者1 号"成为首个逃离太阳大气，得以一窥星际空间的人造航行器。在某种意义上，地球轨道处于太阳大气的范围内。地球磁场能保护我们免受太阳风的摧残。研究太阳不仅仅是单纯的学术活动，我们深深依赖着这颗恒星为我们创造的自然环境。科学家研究了其他和太阳类似的恒星，得知太阳在极小概率下会发出超级耀斑，它足以将地球烫熟烧焦。更让科学家们担忧的还有日冕物质抛射（CMEs），更精准的叫法是日冕爆发。20 世纪70年代，人们才开始意识到这一危险，巨大的太阳等离子体和磁场就像导弹一般从太阳表面喷射而出。说得更形象具体一点，就是珠穆朗玛峰质量的物质以500倍喷气式客机的速度抛射而出。卡林顿事件就是一次日冕物质抛射活动，也是记录中最为凶残的一次太阳活动。

1859年的时候，人们还没开始依赖电气科技，所以日冕物质抛射等太阳活动并未给人类文明带来什么严重后果。但现如今我们已然十分依赖电气科技，电网磁场的任何改变将会导致电流变强，以至毁坏电气设备。电报员在操作电报时不幸被电死，还有1989年3月13日那场波及600万居民的魁北克大停电，这些事件都是太阳磁暴暗中策划的。但是，现如今真正处于危险之中的是那些支撑我们日常生活的人造卫星、通信卫星、天气预报卫星还有全球定位卫星（GPS）。全球定位卫星不仅能帮助路痴找路，还在全球经济交易当中充当不可取代的角色。发达国家已然采取行动，加强电气基础建设以防止未来磁暴的危害。即使有防范措施，我们也得做好准备，万一哪天给予我们生命的太阳突然一个不高兴，就会把我们送回电气文明之前的时代。