英国新科学网站曾勾画了一幅令人心惊的场面：美国东海岸上空布满了一道五彩斑斓的光幕。正当人们陶醉于极光美幻影像的时候，他们并没有发现灯泡突然变得忽明忽暗。90秒钟之后，东部发生了大规模停电事故。与此同时，欧洲北部地区也陷入一片黑暗。医院、学校关闭，通讯早已中断，经济遭受沉重打击。而这一切，都源于距地球1.5亿公里之遥的太阳表面。(图1)
虽然这种场面目前还仅存在于人们的想象当中，却绝非不可能发生。2009年1月美国国家科学院发布了一份有关2012年太阳风暴的特别报告，科学家们提出警告：如果150年前发生过的超强太阳风暴于2012年9月再度吹袭地球，它将可能引发一场地球灾害，而人类根本无力应对。
魏奉思（空间天气科学家 中科院院士）：美国国家科学院的这份报告是有其科学依据的。大家都知道，太阳的活动11年为一个周期，依照次序编号，现在已进到第24个太阳活动周期。每个活动周期都有一个峰年。美国科学家在 2008年预测，2012年将是太阳活动非常频繁的峰年，可能有更多的更猛烈的太阳风暴发生。但准确地预报它吹袭地球的时间和强度，目前人类没有这个能力。
巧合的是，在玛雅预言中，2012年的12月21日就是人类大毁灭的日子，与美国国家科学院的报告相比，只有三个月之差。太阳神在玛雅人的宗教体系中，代表着战争和权力，这似乎是种不祥的隐喻。在好莱坞影片《2012》里，太阳风暴作为灾难的开端展示给观众，吸引了公众的目光。
魏奉思：太阳风暴就是太阳上一种巨大能量和物质突然释放的现象。太阳风暴吹到地球，就会把地球磁层打开，巨大能量输入到地球空间，引起地球磁层、电离层和中高层大气的急剧变化，从而对航天、通讯、导航带来损失，被称为空间灾害性天气事件。（图2）
为了应对太阳风暴带来的灾害性天气事件，中科院院士魏奉思和他的同事一道，创建了国家大科学工程《子午工程》和积极推进《国际空间天气子午圈计划》。
魏奉思：子午工程主要是监测当太阳风暴吹到地球时，地球空间环境发生怎样的响应变化，为建立空间天气模型和预报地球空间天气效应提供科学数据。子午工程是一个在地面上按照一定的经度、纬度设计、建设的地基空间环境监测网。通过北京东经120°子午链，再加上从上海经武汉到拉萨的北纬30°链，构成一个空间环境监测链网。通过这样排开的一连串的地基观测站，监测地球磁层、电离层、中高大气层等空间环境变化。
随着人类文明的进步，空间技术正在被广泛使用。通讯、电视、广播、信用卡系统、金融交易、网络与信息包裹着我们每一个人。这些无处不在而脆弱的技术系统将在超强太阳风暴面前不堪一击。超强太阳风暴甚至将袭击现代社会的基础：电力系统。使我们一觉醒来，发现自己置身于中世纪年代。
即便是在太阳活动不那么频繁的时候，空间天气灾害也常有发生，太阳的坏脾气几乎每一年都使我们饱受磨难与考验。
魏奉思：太阳风暴是一种突发性、随机性的现象。比较集中地出现在太阳活动峰年期间。但也可能出现在太阳活动的任何时候，包括太阳活动的低年。如，1997年1月正处在太阳活动极低的年份，可是一个大的太阳耀斑爆发，使美国设计寿命为12年的卫星只服务了3年，损失7亿多美元。再如，2006年12月13日，太阳耀斑爆发，使广州、海南、重庆的广播电台全部失声，长达一个多小时。
从1997年到2003年短短六年时间里，发生了十几起由太阳风暴引发的空间天气灾害性事件，使环绕地球的400多颗在轨卫星中，有的部分报废或者缩短了寿命。
1995年欧洲航天局联合美国航天局发射一系列卫星，用于监测太阳活动，其中几颗卫星在太阳风暴的袭击下早已伤痕累累。
魏奉思：卫星受到太阳风暴产生的高能电子攻击，会导致卫星形成充放电现象。在此过程中，卫星的设备或整个卫星都有可能被击毁。（图3）
那么同样用于观测太阳活动的子午计划，又怎样保证卫星的安全运行呢？
在电影《2012》中，太阳风暴放射的高能中微子颗粒加热了地球内核，进而引发了灾难，中微子能穿透地表吗？
太阳内核每秒钟产生的能量相当于引爆1000亿个百万吨级的核弹，在太阳风暴过程中，将向太空喷射上千亿吨温度高达百万度的粒子，地球能幸免于难吗？
1941年，魏奉思出生于四川绵阳丰谷镇。在山里长大的魏奉思从小就目睹了劳动人民生活的艰辛。
魏奉思：小时候，看到背盐的脚夫背负沉重，拄着丁字拐杖艰难行走，累了就把拐杖杵在背后休息一下。当时想长大后要做点事，以减轻他们繁重的体力劳动。初中时，在一次中苏友好联盟活动中看到了联合收割机的演示，感到这个机器太好了，农民可以省多少力气啊。产生了要当机械化、自动化工程师的愿望。
1958年报考大学时，他在志愿表上填写了中国科技大学自动化专业。
魏奉思：接到录取通知书一看，是地球物理系。后来才知道，国家为了卫星、火箭研究建造的需要，新增了地球物理系。
毕业后他被分配到中科院地球物理所，在中科院组建了我国最早的“行星动力学研究集体”。虽然被评为中科院先进研究集体，现实环境却是十几个人挤在几间低矮的平房里，经费更是少得可怜。
魏奉思：有一天下大雨，室内被水淹近一尺深，大家都光着脚、卷着裤腿进出。当时非常担心的是一台借钱买的华升工作站，它是我们所的第一台工作站。用来开展数字模拟研究，研究太阳风暴从太阳表面开始，通过太阳附近的近日冕的磁层结构是怎样往外传播的，当时国际上还没人这么做。
在这样艰难的条件下，他创建了我国空间物理领域第一个所级开放实验室——日球物理数值开放实验室。在起草我国空间物理发展规划过程中，魏奉思提出了子午工程的科学构想。
魏奉思：子午工程观测设备在监测太阳风暴引起地球空间环境变化过程中将得到一系列数据，经过数据中心处理后形成各种图表。日冕物质抛射、电离层震爆等都能监测得到。总体看，人类监测能力还有限，太阳上究竟发生了什么事情，没有卫星到离太阳很近的地方去观测，只能是雾里看花。减轻或规避空间天气灾害对人类的影响，世界各国都面临着巨大挑战。
子午工程于2012年10月23日通过国家验收，正式投入科学运行。将大幅提高我国空间天气预报能力和服务水平，为我国卫星、通信、导航、载人航天等安全运行提供重要保障。
子午工程是目前世界上跨度最长、监测空间范围最广、监测方法和手段最全、监测参数最多、综合性最强的空间环境地基监测系统，处于国际同类科学装置的领先地位。
重大国际科技合作项目——国际空间天气子午圈计划也取得重大进展。该计划将中国的子午链向北延伸至俄罗斯，向南延伸到澳大利亚，并将分布于西经60°附近的地面观测台站纳入联网观测，形成了唯一一个能绕地球一周的地基空间环境子午圈。已经得到了圈上绝大部分国家的响应。（图4）（图5）
面对太阳风暴，在大气层之外，地球的磁层是对我们最重要的保护，太阳风暴会冲击和压缩地球磁层，地球磁场的急剧变化会在地面电网中形成强大的感应电流。这些感应电流会轻易地击穿变压器的铁芯和铜线圈，使电网瞬间陷于瘫痪。（图6）
1989年3月13日凌晨2时44分，加拿大魁北克省电力公司的工程师突然发现图板警告灯开始闪烁，1分15秒后，太阳风暴造成了魁北克省大规模停电。当蒙特利尔市的居民几个小时后醒来时，发现城市仍然处于一片黑暗之中，没有广播，没有报纸，学校、地铁和机场都已关闭，街头只有交通堵塞和一片混乱。600万人忍受了长达9小时的停电之苦。在边境之外，美国也有十几个州发生了不同程度的电力故障，新泽西州一架价值一千万美元的巨型变电器被烧毁。
在美国国家科学院的报告中提到，超强太阳风暴会带来巨大的社会和经济破坏，在灾难发生的第一年，将给美国造成高达2万亿美元的巨额损失。
魏奉思：超强太阳风暴吹袭到地球，对我国将造成多大经济损失？通过分析我国卫星数量、运行状态和基础设施被破坏的程度，保守估计，经济损失可能达到一千亿美元以上。
太阳黑子的大量出现，预示着太阳上的大爆炸：闪亮耀斑，高能带电粒子辐射增强，日冕物质抛射向空间。这些爆炸是如此的剧烈和壮观，相当于150亿个百万吨级核弹同时引爆。然而仅仅8分钟后，诸如X射线、紫外射线、伽马射线将闯入大气层。十几个小时后，一股肉眼看不见的杀手——高能粒子就将杀到地球。这些高能辐射不是可见光，却可以破坏生物细胞和DNA。虽然人体有自我修复的功能，可是在太阳风暴中这种看不见的“日光浴”有时会给你带来致命伤害。（图7）（图8）
魏奉思：太阳风暴引起的地球磁暴，能使心血管疾病的发病率、死亡率有增高的危险。高能辐射的紫外线、高能带电粒子对动植物的繁殖、生长、发育都有影响。
太阳上的磁活动有时会使太阳内部受磁场约束的物质有了一个突破口，上千亿吨的太阳物质将以每秒数百公里或者数千公里的速度喷射出来，形成冲击波。这股太阳飓风将穿越日地行星际空间，在不到四天之内便可到达地球。有时甚至不到20个小时。（图9）
这股飓风将正对着它的地球磁力线吹到地球身后，发生磁场重联，释放出巨大的能量；大量的高能太阳风粒子从地球的两极撞入大气层，激发出绚烂的极光。这令人着迷的光幕预兆着空间天气灾害将可能光临地球。
魏奉思：太阳风暴这个外因，会引起地球空间环境变化。比如，太阳风暴与火山活动、厄尔尼诺现象，以及全球气温变化都有一定关联。我们已向国家提出建议，建立国家的空间天气保障体系。提升我国对空间天气变化过程及其规律的认识水平，加强预警报警以及效率分析的研究。如果这些事情做好了，太阳风暴灾害可以大大减少。
2009年1月美国国家科学院曾经发布一份特别报告，说超强太阳风暴于2012年9月吹袭地球，可能引发一场地球灾害。但他们很快又发现，这个说法是错误的。
魏奉思：美国科学家们在2008年作出预报，2012年9月是太阳峰年，但很快发现不对。2008年有200多天太阳上看不到任何黑子。2009年，太阳活动仍然处在一个非常低的水平。这是过去任何预报模式和方法都没有预测出来的。
2010年10月，美国国家科学院更正，第24个太阳活动周期产生的超强太阳风暴并非在2012年9月吹袭地球，而是2013年的4月。
太阳受其内在物理条件的制约，形成了大约每11年一次剧烈活动的太阳活动周期，它产生的太阳风暴是不可避免的。那么人类将如何应对呢？
魏奉思：太阳风暴对百姓生活没有大的影响。原因是：地球大气层首先吸收了从太阳来的电磁辐射，除了紫外波段非常短的一小部分外，基本上到不了地表。带电粒子被地球磁场所屏蔽，它沿着地球磁场打转，绝大部分到了地球两极，产生极光。太阳等离子体到来后，也被地球磁场所挡住。太阳风暴没办法直接到达地面。我们要树立空间灾害意识，学习空间天气知识，这样就不会因太阳风暴吹来而恐慌或担心。
剧烈而集中的太阳风暴在太阳活动峰年很有可能发生，但是却不太可能会直接向地球袭来。相对于宇宙空间来说，我们的地球非常渺小，只有正对着地球的太阳风暴才会对人类社会产生重大的不利影响。
高能粒子的袭击是太阳风暴的重要威胁。在电影《2012》中提到的中微子是宇宙中广泛存在的粒子射线，具有很强的穿透性和不与其他物质产生作用的特性，在您阅读此文过程当中，已经有数百万中微子穿过了您的身体，至于中微子加热地球内核，那只不过是影片主创人员的想象。
魏奉思：若太阳像一片森林，地球就是一片叶子。和太阳相比，地球实在太渺小。太阳风暴的神秘面纱终究会揭开，人类以自己的智慧，总是会不断逼近真理性的认识。一个民族不能只关心脚下的事情，希望更多的人仰望星空。
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