32年前的北美大停電 背后的神秘力量是誰(shuí)？

作者：胡平（中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所）

文章來(lái)源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）

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32年前的今天（1989年3月13日）凌晨，加拿大魁北克省莫名其妙地發(fā)生了一起詭異的大面積停電事件。當(dāng)時(shí)正值寒冬時(shí)節(jié)，當(dāng)?shù)氐臍鉁氐椭亮阆?0℃，每家每戶靠著不停工作的暖氣才能安穩(wěn)入睡。凌晨2點(diǎn)44分，暖氣突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)，寒冷趁虛而入，停電了。城里徹夜不歇的路燈和交通燈也暗了下來(lái)。全城陷入了一片死寂般的黑暗。

突發(fā)的停電遍及魁北克省，就連北美其他一些地區(qū)也受到波及。地鐵、火車、飛機(jī)等交通工具也無(wú)法正常運(yùn)行，許多工作職能被迫停滯，約600萬(wàn)人的工作生活受到了影響。沒(méi)有提前做好停電的預(yù)備措施，長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)停電致使停電地區(qū)遭受了經(jīng)濟(jì)重創(chuàng)，全省累計(jì)損失36億美元。

操控“末日”停電的神秘力量

當(dāng)時(shí)魁北克省的主要電力供應(yīng)由魁北克水電站負(fù)責(zé)，事發(fā)突然且嚴(yán)重，但奇怪的是，魁北克水電站根本不知道發(fā)生了什么事。他們只知道電網(wǎng)突然中斷，從開(kāi)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(chǎng)停電事故。

魁北克水電站（圖片來(lái)源: https://vkool.com/）

魁北克莫名被黑暗籠罩，而前一天晚上，美國(guó)的紐約州以及佛羅里達(dá)州等地區(qū)卻罕見(jiàn)地出現(xiàn)了極光。通常北極光只在冰島、俄羅斯等高緯度地區(qū)出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)在如此低緯度的地區(qū)出現(xiàn)極光，可以說(shuō)是千載難逢的景觀了。

罪魁禍?zhǔn)资钦l(shuí)呢？真正的罪魁禍?zhǔn)拙谷徊皇堑厍蛏系臄橙?，而是人們毫無(wú)防備的太陽(yáng)。

極光（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

在事故發(fā)生前三天，也就是3月10日，太陽(yáng)發(fā)生了一次劇烈的太陽(yáng)風(fēng)暴。短短幾分鐘內(nèi)，太陽(yáng)釋放的能量幾乎相當(dāng)于同時(shí)引爆了數(shù)千顆核彈，這股力量徑直向地球襲來(lái)。地球原本是以南北極為兩極的巨大磁體，磁場(chǎng)保護(hù)其不受宇宙輻射的損害。

這次太陽(yáng)產(chǎn)生的風(fēng)暴以大量等離子體的形式向地球沖擊，這些等離子體對(duì)地球的磁場(chǎng)進(jìn)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(chǎng)，所以本應(yīng)在兩極出現(xiàn)的極光發(fā)生了紊亂。通常用Dst表示地磁暴的強(qiáng)烈程度，Dst低于-100nt時(shí)為強(qiáng)磁暴，Dst達(dá)到-300nt時(shí)為超強(qiáng)磁暴，而這一次停電事件中，Dst最低達(dá)到了-589nt。劇烈的磁暴使地磁場(chǎng)不斷擺動(dòng)，于是在北美的部分地區(qū)產(chǎn)生了較大的額外感應(yīng)電流，感應(yīng)電流侵入魁北克水電站的電路中，造成了嚴(yán)重負(fù)載，燒毀了電路。所以才有了這次大規(guī)模的停電事故。

其實(shí)這股等離子流的能量不至于造成如此嚴(yán)重的災(zāi)害。巧的是，在前一天，3月9日也發(fā)生了一次太陽(yáng)爆發(fā)。這次爆發(fā)的等離子流還未到達(dá)地球時(shí)，3月10日再次爆發(fā)了一次更加劇烈的太陽(yáng)風(fēng)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(qiáng)烈的等離子流，朝著地球前進(jìn)。

我們能否預(yù)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)的產(chǎn)生？

太陽(yáng)為什么會(huì)產(chǎn)生太陽(yáng)風(fēng)暴呢？我們能不能預(yù)測(cè)太陽(yáng)風(fēng)暴的產(chǎn)生呢？經(jīng)過(guò)這次嚴(yán)重的停電事故后，這都成了人們想要了解的問(wèn)題。太陽(yáng)風(fēng)暴，指的是太陽(yáng)上的劇烈爆發(fā)活動(dòng)及其在日地空間引發(fā)的一系列強(qiáng)烈擾動(dòng)。太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)是太陽(yáng)風(fēng)暴的起源。太陽(yáng)活動(dòng)主要包括太陽(yáng)黑子、耀斑、暗條或日珥和日冕物質(zhì)拋射等。太陽(yáng)風(fēng)通常由較強(qiáng)的太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射引起。

太陽(yáng)活動(dòng)與地球磁場(chǎng)作用（圖片來(lái)源：http://tech.firefox.sina.com/）

太陽(yáng)黑子是一種發(fā)生在光球?qū)由系奶?yáng)活動(dòng)，其很少單獨(dú)活動(dòng)，通常是成群出現(xiàn)。太陽(yáng)黑子存在約為11年的活動(dòng)周期，其活躍時(shí)會(huì)對(duì)地球上的氣候產(chǎn)生影響。眾多事實(shí)表明：太陽(yáng)黑子的形成是通過(guò)磁流浮現(xiàn)實(shí)現(xiàn)的。

太陽(yáng)耀斑是一種劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象。它通常發(fā)生在太陽(yáng)大氣局部區(qū)域，能在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量。耀斑與磁通量浮現(xiàn)有著密切的關(guān)系，耀斑的能量來(lái)源于磁場(chǎng)。

日冕物質(zhì)拋射是攜帶磁力線的巨大的泡沫狀氣體從太陽(yáng)中拋射出來(lái)的過(guò)程。其表現(xiàn)為在短時(shí)間內(nèi)從太陽(yáng)向外拋射一團(tuán)日冕物質(zhì)，使日冕受到擾動(dòng)，從而劇烈地改變了日冕的形態(tài)和磁場(chǎng)位形。日冕物質(zhì)拋射是由于日冕大尺度磁場(chǎng)平衡遭到破壞引起，其破壞了太陽(yáng)風(fēng)的流動(dòng)，產(chǎn)生的干擾對(duì)地球有巨大的影響。

（a）太陽(yáng)黑子（b）太陽(yáng)耀斑（c）日珥（d）日冕物質(zhì)拋射（圖片來(lái)源：搜狐網(wǎng)、維基百科）

那我們到底能不能預(yù)測(cè)太陽(yáng)風(fēng)暴或者太陽(yáng)活動(dòng)的產(chǎn)生呢？目前，我們有兩種方法。

一是通過(guò)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的觀測(cè)記錄來(lái)掌握太陽(yáng)活動(dòng)的規(guī)律，達(dá)到預(yù)測(cè)目的。但除了我們已經(jīng)了解到的太陽(yáng)黑子11年的活動(dòng)周期外，其他太陽(yáng)活動(dòng)規(guī)律性并不是很強(qiáng)，并且，強(qiáng)烈的太陽(yáng)活動(dòng)往往不符合規(guī)律。二是通過(guò)精確的太陽(yáng)磁場(chǎng)測(cè)量，建立理論模型進(jìn)行空間天氣以及太陽(yáng)活動(dòng)的預(yù)測(cè)。如今，國(guó)內(nèi)外眾多的科研機(jī)構(gòu)都致力于太陽(yáng)的觀測(cè)與測(cè)量。2020年1月，美國(guó)夏威夷毛伊島山頂?shù)腄KIST太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡（4米級(jí)）就拍攝出了人類迄今為止最清晰的太陽(yáng)照片。國(guó)內(nèi)的1.8米級(jí)太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡也為太陽(yáng)的觀測(cè)與測(cè)量做出了極大的貢獻(xiàn)。

人類迄今為止最清晰的太陽(yáng)照片（圖片來(lái)源：搜狐網(wǎng)）

結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)，這個(gè)賦予我們，賦予地球生命的火球，我們離它那么近，又那么遠(yuǎn)。我們與它相依為命，但我們卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了解它。我們知道的是，它內(nèi)心非?；馃?，但對(duì)我們還是很溫柔的，即使偶爾它會(huì)發(fā)點(diǎn)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。