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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》当心耀斑
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日15:58:40 星期六), 站内信件


                          当心耀斑

    有一种经常出现的会危及宇航员生命的危险物质，但他们至今都
很幸运地避开了。这就是所谓的“太阳耀斑”。太阳不断地向四面八
方射出带电粒子。这些带电粒子流（被称为“太阳风”）如果足够强
的话，是能致命的。然而，通常它*并不*太强。不过，偶尔一次短促
但激烈的爆发会冲破太阳表面的某些部分，这就是太阳耀斑。从耀斑
中，一股瞬时的但很强的带电粒子流猛烈地向外冲人太空。如果说普
通的带电粒子流是太阳风，那么强烈的带电粒子流便是太阳爆发。

    例如，1972年8月，出现过一次很强烈的耀斑，它是天文学家自
130年以前首次观测到这种耀斑以来，所观测到的最强烈的一次。一束
强烈的辐射发出，如果那些不过是用太空服保护自己的宇航员暴露于
这种辐射面前的话，那么它就会置他们于死地。幸运的是，那次耀斑
恰好发生在“阿波罗16号”和“阿波罗17号”两次飞行之间，因此当
时太空中没有人类。

    这种好运气不会总有，因而要是弄清楚在过去这样的耀斑发生于
何时的话，应该是很有用的，如此做才能看清是否能找到某种规律，
以使我们能至少粗略地预报下一次耀斑可能于何时来临。于是在耀斑
到来期间，我们可保证宇航员逗留在隐蔽的地方。

    但是我们在时间上能否往后看，以了解耀斑曾发生在何时呢？是
的，我们能。在这里我就阐明这是怎样运作的。

    当强烈的辐射袭击地球大气时，一些辐射必定冲击氮原子，而且
当这样做时，有时把那些氮原子转变成科学家所谓的“碳14”。碳14
是碳的一个放射性种类，它缓慢地衰变，5730年后一半的碳14会消失。
虽然碳14一直在衰变，另外的碳14总是在形成，因此存在一种平衡，
而在地球的大气中总是含有微量的碳14。

    植物从空气中吸收二氧化碳，并且把它转变为构成植物细胞组织
的分子。它们所利用的大部分碳是由普通稳定的碳原子组成的，但它
们也偶然会摄取一些微量的碳14。所以，植物总是含有一些碳14。

    然而，一旦植物死亡，它就不再吸收二氧化碳，而它已含的碳14
会缓慢地衰变，却没有补充。藉此方法，可利用碳14来确定枯木的年
代。碳14的含量越低，木头存在的时间就越长。

    研究活着的或枯朽的树木的年轮是可能的。由于对应任意给定的
树木延续年份的年轮图案都有所区别而且独一无二，根据年轮的图案
就可逐步建立起一个历表。这样的年轮历表已能追溯到9000年以前。

    按照年轮历表，木材越古老，碳14含量越低，因此这个年轮历表
与碳14历表是相匹配的。

    现在来看看有趣的部分。碳14大部分由宇宙线和太阳风产生。通
常，这些均属于平稳的效应。偶尔可能有一颗超新星足够接近地球，
从而导致宇宙线的高涨，或偶尔可能有一次耀斑，将导致太阳风的高
涨。

    但是，不管是超新星还是太阳耀斑，地球大气里的碳14会有个突
然的小起伏。因而当超新星或太阳耀斑消退时，碳14的输入迅速降低，
大气中的碳14并不会继续保持高浓度。大气中额外的碳14会逐渐衰变。
然而，当碳14处于高浓度时，植物吸收以后，会导致在它们的细胞组
织里含有高浓度的碳14。

    这两种效应的差异在于超新星可能几个世纪才发生一次，通常是
非常令人注目的，因而，我们知道它发生在何时。然而，太阳耀斑的
发生却频繁得多，可是直到近几年才引起注意。

    如果根据碳14含量仔细分析那些独特的年轮，可能会发现某一年
轮的碳14含量稍为高点，同时能确定出现高含量的年份。假使那一年
里没有超新星爆发，那么很清楚在那一年里发生了大太阳耀斑。

    亚利桑那州的干燥气候使木头能长期保存下来，那里的年轮特别
有用。所以在亚利桑那大学保罗·E·戴蒙（Paul E. Damon）领导下
的科学家承担着分析年轮中碳14含量的研究项目。结果可能是确定一
系列“耀斑年”，也许这些年份会与太阳黑子周期相吻合。于是，我
们会更懂得怎样保护宇航员。


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