危機(jī):太陽劇烈活動(dòng)、超強(qiáng)太陽風(fēng)暴、地球大氣層消失、地表水消失
太陽其實(shí)是個(gè)暴君,除了影片《流浪地球》中的太陽異變——氦閃之外,它對人類還有著其他的威脅。
太陽危機(jī)
危險(xiǎn)的太陽
太陽內(nèi)部每時(shí)每刻都在進(jìn)行著劇烈的核聚變,每一秒放出的能量是地球上每天用的能源之和的數(shù)千億倍左右。
內(nèi)核的溫度足足有兩千萬攝氏度左右,人類已知的任何材料都無法抵擋這個(gè)溫度。
當(dāng)太陽內(nèi)部核聚變引發(fā)的光和熱與更多的高能粒子沖出到表面后,則會(huì)以超快速度奔向宇宙,這些粒子如果直接打在人的身上,會(huì)打斷人體內(nèi)的DNA 鏈,產(chǎn)生包括癌癥在內(nèi)的一系列疾病。
也許你要問了,那為什么我們在地球上感覺太陽很溫和呢?為什么并沒有大量的人因?yàn)樘枓仦⒊鰜淼母吣芰W佣忌蠂?yán)重的疾病呢?一個(gè)是因?yàn)槲覀冎唤邮盏搅颂査尫拍芰康臄?shù)十億分之一,另一個(gè)則是因?yàn)榈厍虼艌霰Wo(hù)了我們。
地球磁場的保護(hù)作用
地球南北兩極都有地磁極,這樣地球本身就好像變身為一塊巨大的磁鐵,在周圍產(chǎn)生了巨大的磁場,包裹住了地球和大氣層。
太陽拋灑出巨量高能粒子,它們雖然能量很大,但由于很輕,加上特有的電磁性質(zhì),大部分會(huì)被地球磁場彈開,只有少量能進(jìn)入地球的大氣層。進(jìn)入地球大氣層后,這些高能粒子會(huì)跟空氣分子再進(jìn)行碰撞,又會(huì)消耗一部分,只有少數(shù)高能粒子能從地球兩極進(jìn)入,形成美麗的極光。
這樣來到地球表面的高能粒子就少很多,也會(huì)溫和很多。
太陽劇烈活動(dòng)
太陽有自己的作息和生活規(guī)律,每過11 年就會(huì)有一個(gè)劇烈的活動(dòng)周期,在太陽表面形成更多的黑子和耀斑,也會(huì)比平時(shí)拋出來更多的高能粒子。打個(gè)比方,平時(shí)的太陽拋灑高能粒子就跟人正常地呼吸一樣,活動(dòng)劇烈時(shí)就跟人跑步時(shí)氣喘吁吁地呼出空氣類似,假如你這時(shí)候打個(gè)噴嚏,就更像太陽活動(dòng)劇烈時(shí)掀起的耀斑了。
太陽活動(dòng)能劇烈到什么程度呢?目前記錄在案的歷史上最大的耀斑發(fā)生在1859 年9 月1 日,是由英國天文學(xué)家卡靈頓報(bào)告的,也被稱為卡靈頓事件。這個(gè)耀斑帶來的高能粒子來到了地球后,一般僅僅在極地才能看到的極光效果,在古巴和夏威夷這種熱帶低緯度都能看到,甚至還使當(dāng)時(shí)的電報(bào)系統(tǒng)發(fā)生了著火現(xiàn)象。
有科學(xué)家估算過,如果有比卡靈頓事件更大范圍的耀斑爆發(fā),將給全球電網(wǎng)帶來致命打擊,造成全球大停電,到時(shí)候就會(huì)進(jìn)入一個(gè)沒有電能的時(shí)代。
地球沒有了大氣層和水
哪怕太陽沒有發(fā)生像《流浪地球》中那樣巨量的氦閃,只是有這樣程度的太陽劇烈活動(dòng),只要持續(xù)下去,人類文明在現(xiàn)有條件下也是撐不了多久的。因?yàn)檫@些高能粒子會(huì)和大氣層中的空氣分子劇烈碰撞,就跟臺(tái)球比賽中的臺(tái)球一樣,當(dāng)白球撞擊另一個(gè)臺(tái)球時(shí),就會(huì)撞走它;而白球的力量足夠大時(shí),就會(huì)跟撞的球一起走遠(yuǎn)。若巨量的太陽風(fēng)暴持續(xù)下去的話,地球上的大氣層,甚至水都會(huì)被高能粒子帶走。沒有了地球大氣層的保護(hù),不僅人類無法呼吸,同時(shí)紫外線將足量直射人體,皮膚將無法承受。沒有了大氣層,地表溫度將變化劇烈,不再適宜人類居住。那時(shí),地球可能會(huì)變成現(xiàn)在的火星。
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科學(xué)家曾經(jīng)做過推測,火星正是因?yàn)榇艌鲋饾u消失,使得其在沒有了保護(hù)之后,太陽拋灑的高能粒子逐漸帶走了大氣和大部分地表水。如果太陽活動(dòng)劇烈并且持續(xù)下去,后果不難預(yù)料。
地下城計(jì)劃
我們?nèi)绾尾拍艿钟@樣的太陽活動(dòng),或者太陽風(fēng)暴呢?其實(shí)可以造一顆巨大的磁體,放在太陽和地球之間合適的位置,來制造更大、更強(qiáng)的磁場,以抵御太陽高能粒子的吹襲。只不過人類科技尚不能制造出來這樣的磁體。那還有另一種方案嗎?《流浪地球》給出了答案——地下城計(jì)劃。
影片中的地下城在地表以下5000 米左右的深度,這個(gè)距離可以抵御太陽高能粒子的襲擊,同時(shí)還能建造出來密閉空間,保證其中的空氣不被逸散到外邊去。
現(xiàn)實(shí)中我們能挖到這么深的地殼之中嗎?會(huì)不會(huì)挖到地幔,冒出來巖漿呢?
首先,人類目前鉆得最深的地方是地下12000 米左右,叫作科拉鉆孔。據(jù)當(dāng)時(shí)的工人說,他們最后不敢鉆了,認(rèn)為鉆到了地獄,因?yàn)槔镞厒鱽砹似婀值穆曇?,好像是惡魔的哭聲。但其?shí)是當(dāng)時(shí)的技術(shù)有限,鉆頭和鉆桿的材料強(qiáng)度不夠,因扭曲而發(fā)出來的奇怪聲音。不過,這足以證明人類有能力鉆到5000 米左右,開采地表以下5000 米處,如果投入足夠的財(cái)力和物力,是能夠建造出地下城避險(xiǎn)的。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年3期