太阳要打“喷嚏”：NASA称今年将发生毁灭性风暴

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2013-02-21 10:27:13　       来源：科技日报

　　太阳因能量的增加而使得自身活动加强，从而向广袤的空间释放出大量带电粒子所形成的高速粒子流，科学家把这一现象比喻为太阳打“喷嚏”。

　　新闻缘起

　　NASA称今年将发生毁灭性太阳风暴

　　日前，美国宇航局警告称，地球即将遭受一场毕生难遇的“空间风暴”，美国宇航局高级科学家认为，2013年太阳从“深沉睡眠”中苏醒，产生的太阳耀斑将给地球磁场造成前所未有的破坏。

　　NASA最新发表声明称，超级风暴可能像“一道闪电”，若不提前采取预防措施，将对整个世界的健康、紧急服务和国家安全造成灾难性后果。为此，英国将面临大规模停电，并将长期失去重要的通讯信号。科学家认为这场风暴活动可能会摧毁一切事物，从紧急服务系统、医疗设备、银行系统、空中交通控制设备，到日常电子产品，例如家用电脑，iPod和卫星导航。由于人类对电子设备的高度依赖，而后者对磁场能量非常敏感，这场风暴造成的损失预计为几十亿英镑，并给政府造成“潜在的摧毁性”问题。

　　名词解释

　　太阳风暴被喻为太阳打“喷嚏”

　　太阳风暴指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流，严重影响地球的空间环境，破坏臭氧层，干扰无线通信，对人体健康也有一些的危害。

　　太阳会在太阳黑子活动的高峰时产生太阳风暴，它是由美国“水手2号”探测器于1962年发现的，它是太阳因能量的增加而使得自身活动加强，从而向广袤的空间释放出大量带电粒子所形成的高速粒子流，科学家把这一现象比喻为太阳打“喷嚏”。由于太阳风中的气团主要内容是带电等离子体，并以每小时150万到300万公里的速度闯入太空，因此它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。

　　专家解读

　　目前为止太阳活动还没有达到预期峰年水平

　　中国科学院空间环境预报中心空间环境业务预报组组长钟秋珍副研究员接受科技日报采访时表示，目前人类还无法对太阳风暴的具体时间和强度做出长期预测，NASA关于太阳风暴的预测应该是基于太阳活动长期变化规律得出的结论。她解释说，目前，太阳正处于第24个活动周的峰年，峰年中太阳风暴发生频次高、强度大，根据统计，在这样的年份发生强烈太阳风暴的可能性比较大。观测显示，到目前为止，太阳活动还没有达到预期峰年水平。

　　太阳活动是太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称，其主要标志是太阳黑子和耀斑，其活动强弱变化以11年为一个周期。国家空间天气监测预警中心首席预报员薛炳森表示，综合我国对于空间天气的最新监测结果，目前太阳活动相对平稳，近期爆发显著太阳风暴的可能性不大。

　　专家解释，太阳活动强弱是基于一个整体水平，整体水平高时出现大影响事件的概率就大；现在整体水平相对较低，出现大影响事件的可能性也就较小。2012年，太阳活动整体处于相对活跃阶段。目前太阳活动处于第24周高年的阶段性波谷，据此判断2013年下半年可能会再次达到一个阶段性高点。

　　太阳风暴爆发人类基本感受不到

　　钟秋珍指出，我国空间环境预报水平基本与国际同步，能够在太阳风暴爆发前几天时间内做出预报，太阳风暴发生后，从太阳到地球还有1至3天的传播时间，可以进行应急响应，减少灾害带来的损失，公众不必恐慌。

　　太阳风暴发生时，人类基本上感受不到。专家解释，因为地球有强大地磁场防护。太阳喷出来的物质温度很高，都是带电的。由于地磁场的屏蔽，带电的粒子能量低一些的大部分就屏蔽掉了。另外，咱们地球还有很厚的大气层，太阳风暴会有高能射线，也是带电的。在大气层里就和大气原子反应减速，基本在大气里就消失了。

　　当强太阳风暴来袭时，最重要的影响，表现在卫星上。专家表示，巨大的太阳风暴吹到地球，会让地球的环境状况发生巨大变化。比如电离层高度下降，形态改变，通讯中断。高能粒子辐射，影响卫星运行。此外，由于太阳风暴对高纬度地区影响较大，对于我国等中低纬度地区为主的国家，伤害会相对较小。

　　航天发射窗口期选择将避开太阳风暴

　　太阳活动强烈时，会对航天活动有极大的破坏性。高能质子达到地球附近，特别是容易到达无辐射带保护的极区，会影响极区飞行；如遇卫星则对卫星上的仪器设备有破坏作用；太阳能电地在高能质子的轰击下，性能会严重衰退以至不能工作；如遇在飞船外工作的宇航员将危及生命。

　　所以，航天发射窗口期的选择都会参考太阳活动的预测分析结果，钟秋珍表示，我国今年将有两次航天发射任务，届时将对空间环境进行预测，以保证航天探测任务顺利完成。

　　据了解，我国航天发展历程较长，以往在太阳活动的峰年和下降年都有过发射任务。虽然峰年太阳爆发活动的频次高强度大，但还是能够找出相对的平静期来执行发射任务。钟秋珍表示，在既定窗口期的前三个月、一个月乃至两周、一周都要进行分析预测，提前会对发射窗口进行安全性评估，以保证任务顺利完成。

　　延伸阅读

　　都是太阳惹的祸

　　1971年10月25日，联合国恢复我国合法席位，联大报告送回中央审查，恰好遇到太阳风暴，短波通信受阻，传了几个小时，险些误了大事。

　　1989年3月，太阳风暴袭击加拿大魁北克电站，电压器被烧毁。很多近地卫星和同步轨道卫星发生异常、轨道改变，甚至报废。全球无线电通信受到干扰或中断。轮船、飞机的导航系统失灵，美国海军的4颗导航卫星提前一年停止服务。预警跟踪目标丢失6000多个。宇航员、高空飞机乘客受到超警界的剂量。

　　1991年4月29日，强磁暴发生后使美国缅因州核电厂发生灾难性破坏。

　　1994年1月20—21日，两个加拿大通讯卫星发生故障。

　　1997年1月6—11日的日冕物质抛射使AT&T公司通讯卫星报废。

    1998年5月19日美国银河四号通讯卫星失效，同时德国一颗科学卫星报废。

    2000年7月14日欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星受到严重损害，日本的ASCA卫星失控，AKEBONO卫星的计算机遭到破坏。

    2003年10月28日，欧美的GOES、ACE、SOHO、WIND等重要科学研究卫星受到不同程度损害，日本“回声”卫星失控。

    2006年12月13日，太阳风暴对我国短波无线电通信造成严重影响，广州、海南、重庆通信中断达3小时之后恢复正常。卫星也受此影响，故障频繁。比如风云一号气象卫星、亚太2号通信卫星等等。

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专家：暗物质的发现比上帝粒子更重要/图

2013-02-21 09:01:32　        来源：东方早报　
　

加拿大SNO地下实验室　（地下2000米，2008年建成）



意大利GRAN SASSO 地下实验室　　（地下1700米，1987年建）



中国锦屏极深地下暗物质实验室实验厅（地下2400米，2010年投入使用）



全球主要地下实验室分布图。　制图 郁斐

　　早报记者 石剑峰

　　什么是暗物质？它的发现将有什么重要意义？与“上帝粒子”的发现相比，暗物质发现更重要吗？带着这些问题，早报记者采访了中科院理论物理研究所研究员李淼。

　　东方早报：暗物质与暗能量是一回事情吗？

　　李淼：暗物质有点像物质粒子，只是不发光而已；暗能量根本就不是粒子。暗能量这个概念相对年轻些，形成只有10年。暗物质这个概念就很老了，可以追溯到1933年，那一年天文学家Zwicky发现一个星系团中的星系速度比预期的要大，根据牛顿万有引力定律，意味着星系之间还有很多我们没有看到的物质，当时叫丢失了的物质。

　　东方早报：黑洞是暗物质吗？

　　李淼：黑洞与死掉的恒星都是存在的，但是天文学家通过观测，通过微引力透镜的手段观测到，所有死掉的恒星和黑洞，它们的质量加起来，不足以解释暗物质。因为暗物质占宇宙质量的25%（外电报道称是23%），恒星和黑洞质量加起来远远不到这个量。

　　东方早报：人会被一堵墙挡住，太空飞船在太空飞行时会被暗物质挡住吗？

　　李淼：不会。暗物质为什么会有那么大的质量呢？暗物质跟普通物质的相互作用很弱，但这并不代表没有质量。暗物质与其他物质伴生，有物质的地方就有暗物质，但分布得更广。比如说，在有恒星、星系的地方一定有暗物质，但暗物质要比这些星系占的空间大许多，所以暗物质的质量比星系质量大。

　　东方早报：报道中称，WIMP只是暗物质的一个候选体，什么叫候选体？

　　李淼：暗物质有很多种可能性，只要有质量不发光就行，最早的可能性是死掉的恒星或黑洞，但这种可能性被天文学研究所排除，粒子的可能性更大，如果是粒子的话，就有几种可能性，一种极弱相互作用，也可能是一种特别的中微子。如果极弱相互作用，正负电子对会反常，其他中微子不会有这样的效果。

　　东方早报：如果暗物质真的被发现，有应用价值吗？

　　李淼：应用价值暂时谈不上，但起码解决了一个多年的谜题。通过万有引力很难解释一些物理现象，太阳系或者银河系为何能维持现在的状态，光靠可见物质的引力是无法解释的，但在暗物质的假设模型里就可以解释。

　　东方早报：暗物质如果被发现，会动摇量子理论和相对论吗？

　　李淼：它不会动摇20世纪的量子理论和相对论，还是在这个框架内解释。

　　东方早报：去年科学家发现了“上帝粒子”，如果这次的发现最后被证实是暗物质，两个发现哪个更重要？

　　李淼：这个发现要比“上帝粒子”发现更重要。如果没有上帝粒子，我们的粒子标准模型就是不完备的。但是如果没有暗物质，粒子标准模型也是完备的，只是天文学家和宇宙学家会困惑。如果丁肇中团队的发现被确认，这肯定是这几十年来的重要科学发现。

　　延伸阅读

　　中国暗物质实验室全球最深，条件最好

　　地下实验室是暗物质实验一个必不可少的条件。目前，全球的地下实验室有十几个，为了避免专门挖掘地下实验室的高成本，它们都是利用已有的土建设施，基本分为两类，一类是利用废弃的矿井，比如美国700米深的SOUDAN地下实验室，在建的DUSEL地下实验室有几百米到2400米深的多个实验厅。另一种是利用隧道，在隧道里横向挖出实验大厅。最著名的有意大利的GRAN SASSO 地下实验室，入口建在一条10公里长高速路隧道的中部，上方有1700米岩石覆盖，实验室内有3个各100米长、20米宽、20米高的实验大厅和众多较小的实验厅和通道，内容积目前世界第一。

　　2010年12月，中国锦屏极深地下暗物质实验室正式挂牌。该地下实验室有一个40米长、6.5米宽、8.5米高的实验大厅，尽管目前大厅总容积不是很大，但它是目前世界上条件最好的地下实验室：首先，它是当前世界上最深的地下实验室，上方有2.5公里岩层覆盖，宇宙射线通量最少，每平方米每周只有一个μ子通过，比意大利GRAN SASSO实验室小300倍。其次，地下实验室所在处不是花岗岩，而是大理岩，其自然放射性相当低，实验检测发现其天然放射性比洞外的岩石都低，和意大利GRAN SASSO的岩石相比，放射性元素铀的含量低了3倍。这些都为暗物质直接探测实验提供了非常好的条件。目前地下实验室的各个物理参数，包括宇宙射线通量、光子和中子的通量，都在测量之中。

　　DAMA实验

　　DAMA实验位于意大利的GRAN SASSO地下实验室，选取碘化钠晶体做探测器，使用了非常灵敏的光电管来探测碰撞后产生的光信号，光电管可以探测到一个光子（肉眼在白天每秒会看到1016个光子）。中科院高能所有几位科学家是该实验组成员。DAMA经过了十几年的观测，宣布发现了WIMP的年调制信号，所谓年调制，是指WIMP相对于太阳的速度是一定的，而地球在围绕太阳公转，因此，WIMP相对于地球的速度在冬天和夏天稍有不同，WIMP信号的事例率也会有周期一年的起伏。不过这一结果没有得到其他实验组的证实。

　　CRESST实验

　　CRESST实验同样位于GRAN SASSO，该实验使用钨酸钙（CaWO4）晶体作为探测器。它们将晶体冷却到零下273摄氏度，只比绝对零度高0.05摄氏度。WIMP碰撞的热信号会造成晶体温度升高0.01摄氏度，再通过高灵敏度的“温度计”来测量温度变化。CRESST一期结果已经发表，没有找到暗物质，二期结果正在分析之中。

　　XENON100实验

　　位于GRAN SASSO地下实验室的XENON100实验是目前灵敏度最高的实验之一，上海交通大学是参加实验单位之一。XENON100使用了165公斤的液氙作为探测器，能够探测光信号和电信号，通过两者之间的比例关系，可以更有效地区分WIMP信号和外界普通粒子引起的信号，从而大大提高了实验灵敏度。在2010年初发表了一个月的观测结果，并没有看到暗物质粒子。目前该实验已经采集了一年的数据，正在紧张地进行数据分析。是否会发现暗物质粒子，大家都拭目以待。

　　CDMS实验

　　CDMS实验位于美国SOUDAN地下实验室，它使用硅晶体和锗晶体作为探测器。CDMS经过一年多的观测，在2009年底发表了测量结果，宣布找到了两例疑似WIMP信号事例。尽管有一定的可能性是噪声事例，还是引起了科学界的极大关注。

　　CoGeNT实验

　　CoGeNT实验使用高纯锗探测器来观测WIMP碰撞产生的电信号，也发现了疑似信号事例，还有待于进一步证实。

　　（该内容引自上海交通大学粒子物理宇宙学研究所研究员刘湘《寻找暗物质，锦屏来了》一文）

天际

谢谢文文报道分享！

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庞大的“水世界”星球或被发现！距地47光年

腾讯科学          2013年02月21日07:37

[导读]科学家发现47光年外的GJ 1214b行星可能是一个庞大的“水世界”，如果发现被确认，那将是历史性的一刻。

腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，自2009年NASA发射开普勒系外行星探测器以来，已经发现了2740颗系外行星候选者，其中已经确认了105颗系外行星结构，其中一颗名为GJ 1214b的行星进入了科学家的视线，该星球距离地球大约47光年，最新的分析认为这颗行星上可能存在一个庞大的“水世界”，或者是一颗类海王星天体，大气中充满了浓厚的氢气和氦气，其大小大约是地球的三倍。

NASA的开普勒系外行星探测器已经发现2740颗行星候选者，宜居星球将在不久被发现

      芝加哥大学研究人员采用了一种新的方法来分析目标行星的大气成分，在该技术的帮助下，研究人员试图了解该行星是否是我们所熟知的巨型气态行星，或者它根本就不同于我们太阳系中的类海王星天体，其大气中可能存在“水分”。科学家估计银河系中至少存在170亿颗大小与地球相近的行星，可维持生命存在的星球数量应该较为庞大，对此哈勃望远镜展开了对GJ 1214b行星的观测，研究人员通过透射光谱测量这颗行星的大气化学成分，发现其大气信号存在大量“水”物质，但这并不是最终的结果。

哈佛大学天文学教授大卫·夏博诺认为如果GJ 1214b上的确是一个“水世界”，那么该星球与太阳系中的任何天体都不同。长久以来，无数科学家设想人类是否是宇宙中的唯一，太阳系外之外也可能存在另一种形式的生命，虽然目前只处于系外行星“井喷式”发现的初期。系外行星确认数量已经超过了850颗，其中不乏类木行星，由于它们体积大，轨道周期小，较容易发现。

两年前，加州大学的研究小组发现了开普勒-11周围的行星世界，总数达六颗的行星使之成为太阳系之外数量最大的行星系统之一。当前科学家希望通过哈勃、斯皮策、甚大阵列以及麦哲伦望远镜这些强大的观测平台揭开系外行星大气的成分。

自然天成

长见识了！谢谢！

芳芳

谢谢文文新闻报道

普普

太阳要打“喷嚏”啊，他老人家一定可要悠着点。

秋实

太阳要打“喷嚏，毁灭性风暴。将成为敏感的话题

清风拂面

太阳公公从“深沉睡眠”中苏醒，它老人家要打“喷嚏”。{:8_374:}

云水生涯

科学家还没发现“反物质”。