很有可能，有一天太阳会摧毁电网

2013 年 6 月 18 日日落后不久，一名女子驾驶小型货车驶入马萨诸塞州贝尔蒙特的布莱顿街。她的 GPS 告诉她向右转。但是，卫星数据引导的金属声音却将她引向了错误的方向：驶入了一条铁轨。她试图开车离开，但货车却被卡住了。她刚解开安全带，把两个孩子带出车外，一列火车就把她的车撞成了一团铝箔。不久之后，有人向太空物理学家 Tamitha Skov 发送了有关该事件的新闻报道。她看到的不只是 GPS 的故障。她看到的是太阳的故障。虽然我们的恒星看起来平静而内敛，但它的表面却在翻滚：斑点形成并像痂一样变暗；等离子环连接着它的各个区域；它的大气层向外流动，比恒星的宽度还要远。太阳耀斑是辐射爆发，而日冕物质抛射是恒星物质的炸弹，它们会扰乱地球的磁场和高层大气。在那里，它们会干扰依赖电力或无线电通信的设备（如 GPS 接收器）。太阳和地球之间的这种相互作用被称为太空天气，这是 Skov 的专长。当时，Skov 刚刚开始制作一个网络视频系列，提供太空天气预报，就像 Al Roker 在电视上对云和阳光的预测一样。在视频中，她解释了我们最近的恒星如何影响地球。她拥有一群不多但很热心的粉丝。每当他们的 SiriusXM 服务中断时，驾车者就开始向她通报，航空公司和小型飞机的飞行员会告诉她导航何时出错，出租车司机会描述路线错误。这些账户中有许多涉及司机在 GPS 的要求下驶入火车轨道或其他非道路，尤其是在黎明和黄昏时分。起初，Skov 对这些轶事置之不理。当报告不断出现时，她咨询了航空航天公司的一位大气专家，该公司是一家由联邦政府资助的研发中心，Skov 在那里担任研究科学家。“这是怎么回事？”斯科夫问她的同事。“有什么事吗？”是的，女人回答说，大气层在日落和日出时总是不稳定的。再加上太阳耀斑？“肯定会有影响的，”专家说。斯科夫查看了洛克希德·马丁太阳和天体物理实验室的网站，想看看在女人开车时是否真的发生过太阳耀斑。结果确实如此：C 级爆发，中等强度。

目前还不能明确地将任何单个小型太阳事件（如这次 C 级耀斑）与某个特定问题联系起来，比如小型货车上的 GPS 设备将司机引上铁轨。尽管如此，斯科夫仍称此类事件确凿无误，即使科学家无法确凿地证明其原因。她努力让人们意识到这种事情是可能发生的。“我试图让人们明白，GPS 极易受到影响，”她在谈到货车事故时说道，“盲目地相信它是疯了。”

太空天气的影响可大可小。C 级太阳耀斑几乎无法察觉，即使它确实摧毁了那位女士的汽车。但也有大量证据表明，人类需要小心太阳——尤其是太阳。因此，斯科夫致力于解释来自让我们在地球上生活的恒星将带来的日益严重的地球问题。她成为了太空天气女士，将观众与宇宙联系起来，并将各种级别的太空天气带给各种各样的人。

太阳上一次真正让人们惊呼不已是在 1989 年 3 月 10 日。天文学家看到这颗恒星以每小时一百万英里的速度释放出十亿吨气体——日冕物质抛射——并随之爆发太阳耀斑。辐射以光速传播，八分半钟后袭击地球。当它与高层大气相撞时，它使分子带电，阻碍了地球高纬度地区的无线电通信，包括从欧洲到俄罗斯的无线电通信，当时听众认为这是冷战干扰。射频问题主要影响地对空和船对岸通信，以及短波无线电和业余无线电用户。

真正的问题出现在两天后，一群移动速度较慢的磁带电物质到达地球。它猛烈冲击着保护地球免受日常辐射的地球磁屏蔽。带电粒子沿着磁场线飞驰，撞向空气中的原子，形成北极光。通常北极光会停留在北方。但这次，这场大戏在德克萨斯州南部上演。由于粒子轰击电子设备，卫星失去了方向并摇摇欲坠。这场风暴使 GOES-7 气象卫星的一半太阳能电池被摧毁，使其寿命缩短了 50%。

地球颤抖的磁场也产生了地电流。他们一路前行，遇到了魁北克电网的故障。电流通过电线比通过岩石地面更容易，额外的负荷导致断路器跳闸。3 月 13 日凌晨 3 点左右，全省陷入一片漆黑。

魁北克：天气很冷——有些地方只有 5 华氏度。没有暖气。学校和公司关闭；公共交通和机场停运。停电影响了 600 万人，影响时间长达 9 小时。

如今，现代社会所依赖的正是这种太阳风暴所破坏的设备。2017 年，美国地球物理联合会《空间天气》杂志的一项研究估计，如果一场与有记录以来的最大太阳风暴（即 1859 年的卡林顿事件）一样大的风暴再次来袭，将会产生何种影响。美国每天将损失 420 亿美元。其影响可能持续数年甚至数十年。电网可能会瘫痪。你将无法从银行取钱。企业无法正常运营。水泵无法工作；电话也无法工作。食物会变质。政府将难以治理。“我们创造了一种前所未有的脆弱性，”空间天气预报中心的项目协调员比尔·穆尔塔格 (Bill Murtagh) 说。该中心是美国国家海洋和大气管理局的天文部门，总部位于科罗拉多州博尔德。

直到 1994 年，太阳扰动才开始成为学术界关注的焦点。当时联邦政府成立了国家空间天气计划，以支持对太阳风暴的研究。1996 年，科学家在博尔德举办了第一届空间天气研讨会。自 2007 年以来，他们每年都会开会讨论最新研究成果。他们的报告以及来自私营企业的报告最终引起了奥巴马政府的警觉，白宫于 2014 年成立了一个工作组，负责制定防御战略，协调政府机构和私营部门，并提高空间天气预报的质量。

根据空间气象研究公司 Predictive Science 的 Pete Riley 的一篇论文，未来十年内发生卡灵顿级地震的可能性超过 10%。这个数字听起来可能很小，但比加州发生大地震的可能性要高。

穆塔格和斯科夫等科学家每天都在关注太阳活动，因此他们知道太阳以大多数人无法察觉的方式影响着科技。正是因为熟悉，他们才知道即使再发生一次魁北克规模的事件也会有多么严重。斯科夫希望普通民众也能有同样的看法。这就是为什么她以太空气象女记者的身份向他们详细描述太阳剧烈爆发的起伏。

斯科夫在位于圣费尔南多谷的家中搭建了一个 DIY 录音室，这里距离洛杉矶北部很远，让你开始觉得你可能身处其他地方。在一条陡峭到需要使用停车制动器的道路尽头，她比邻居们离天空更近一点。这个秋天的早晨，她一直在制作一部新视频，讲述为什么人们应该关心太阳的行为如何影响人类。

斯科夫站在一台大显示器前，屏幕上显示着 Twitter 统计数据。她说，我们生活在一个美丽新世界。一位独立的空间物理学家可以在自家车道旁的房间里开创自己的气象学分支。她还可以从全球社区收集有关极光、无线电通信问题和 GPS 误差的信息。

她从监视器前移开，走向相机。她右侧的墙上挂着一块绿屏。房间里充满了人造光：一盏环形灯（像发光的 Life Savers 糖果）环绕着相机；房间另一边，一盏暖色灯泡照着一把喷成银色的药店遮阳伞。

这个工作室可以追溯到斯科夫读研究生的时候，当时她在加州大学洛杉矶分校学习空间物理学，是流行另类摇滚乐队的成员，并经营着一家为其他音乐家录制音乐的制作公司。毕业后，她一边经营工作室，一边开始在航空航天公司工作，该公司为军方、航天机构和私营部门提供研发和技术转让方面的指导。在那里，斯科夫研究了太空天气与卫星的相互作用。“我开始了解整个情况，”她说。“这不是一个很酷的术语‘太空天气’。这是太空天气。”在她的职业生涯之外，她从音频制作转向视频制作。

2012 年，随着她越来越担心太阳带来的威胁，所有事情都开始发生。她开始使用 Twitter，人们在那里提出很多问题。而 Skov 则给出了答案，而且不用专业术语。“如果你在 Twitter 上输入三个来自太空科学领域的词，那么你已经超出了字数限制，”她说。很快，她开始制作短视频并将它们发布到 YouTube 上。然后她有了绰号，并将自己的肖像叠加在太阳上：太空气象女。这种风格读起来很强烈：太阳耀斑的近距离镜头让观看者感觉它不像是 9300 万英里外的一个神秘物体，更像是它就在她身边——他们也一样。

最初，斯科夫将自己的两个身份分开。她在预报中使用已婚姓氏，在科学论文中使用娘家姓氏。她认为精简后的科学可能会以错误的角度冲击研究界。但在一位空间物理学家发现她的视频并将其发送到研究人员列表服务器后，同行们还是找到了她。一些科学家指出了她的小错误。其他人只是不喜欢她“不严谨”的语言，这种语言没有使用他们的行话，含义具体但难以理解。她接受了合理的批评——她说这让她保持诚实——并放弃了其他批评。“我想我宁愿被科学家扔橄榄，也不愿被公众扔橄榄，”她说。现在，研究人员也在观看她的预报，还有 27,000 名 Twitter 粉丝和 11,000 名 YouTube 订阅者。“真的没有这样的事情，”奥地利科学院的空间气象科学家克里斯蒂安·莫斯特尔说。 “研究人员和感兴趣的公众都会观看她的 YouTube 视频和 Twitter 推文，以了解正在发生的事情。”

斯科夫最大的粉丝是业余无线电爱好者：拥有手机和业余无线电执照的人。无线电操作员在广播被屏蔽或增强时，可以实时看到太空天气对地球的影响。业余无线电操作员汤姆·克劳第一次在一个名为“Ham Nation”的节目中发现了她的预报。

“Skov 博士擅长详细解释术语，而不会让人觉得它被简化了。”

然后还有极光游客。斯科夫的预报告诉他们什么时候去哪里。但这种影响是双向的：现场记者也会告诉斯科夫极光出现在哪里。“人们开始互相通报，社区开始建立，”她说。

斯科夫认为，了解地球上的生命如何与我们的恒星密不可分，可以帮助人们理解这个真正、真正重大的事件的重要性。她将其与更熟悉的天气预报进行了比较。人类从小就听说过大大小小的气象现象。但太空天气却不是这样。“这就像试图告诉一个从未见过雨的人飓风有多危险，”她说。

一旦人们理解了这一点，他们就可以像应对任何自然灾害一样为极端太空天气做好准备：准备好水、额外的汽油和不易腐烂的食物，并制定一个即使无法沟通也要见面的计划。还要准备一些棋盘游戏，因为这可能需要一段时间。

作为太空气象专家，斯科夫是解读 NASA 卫星和天文台数据、为普通民众提供信息的先锋。但当卫星运营商、能源公司和航空公司等大型实体需要了解太阳光对他们的影响时，他们会求助于太空气象预测中心，该中心的科学家会仔细检查数据，寻找强度足以与地球物体产生摩擦的活动。

每当发生这种情况时，他们就会向公用事业公司、卫星公司和其他机构发出警报（级别从 1 到 5，5 为最高级别）。截至 2017 年底，他们每月发出警报约 100 次。收到警报后，技术人员可以重新安排电力、重新安排通信并推迟卫星运行。

当太阳活动持续剧烈时，一部分科学家会转移到高活动室，这是一个封闭的地方，他们在那里与主要参与者交谈。联邦紧急事务管理局在那里有自己的互联网视频会议监视器，上面贴着标签，就像办公室冰箱里的剩菜一样。联邦紧急事务管理局需要知道接下来会发生什么，以便为大规模停电造成的混乱做好准备，并在通信中断之前与工作人员协调。“通信关乎生死，”穆塔格说。

9 月，救援人员体验了太阳和地球共同制造飓风的滋味。就在飓风伊尔玛袭击陆地时，太阳发出了一系列耀斑和日冕物质抛射。加勒比地区遭受风暴袭击，高频无线电通信中断。由业余无线电操作员组成的飓风观察网报告了中断情况。

虽然这次汇合没有加剧破坏，但下次可能会加剧，尤其是地球风暴来得更频繁、威力更大，因此更有可能与星暴同时发生。就像 5 级飓风一样，大型太阳活动是无法避免的。我们所能做的就是预见它的到来，了解它会有多严重、多大，并做好躲避一段时间的准备。

很快，太空天气预报中心将收集数据，以便做出更精确的预测。今年将发射一些天文台，比如美国宇航局的帕克太阳探测器，它将比迄今为止的任何探测器都更接近太阳，2018 年和 2020 年还将发射两颗观测太阳和地球的 GOES 卫星。该中心的科学家还创建了一个模型，使本地太空天气报告成为可能。“全球的 AccuWeathers 可以利用这些信息制作定制产品，”Murtagh 说。

虽然这些太空 AccuWeathers 才刚刚起步，但 Skov 已经迫不及待了，她也迫不及待地想要看到那些播音员、预报员和翻译员，他们将把我们的明星带到地球上，为人们带来惊喜。她正在与美国气象学会合作，创建太空天气广播认证。她可能是她所在领域的 Al Roker，但即使是 Al Roker 也需要当地的预报员，站在他们自己的绿屏前，向好奇的观众提供日常的太空天气报告。“你会说，‘想象一下比这更糟糕的 10 到 100 倍，’”她说。“他们会说，‘天哪。’这让他们震惊。他们会说：‘我明白了。我真的明白了。’”

特约编辑莎拉·斯科尔斯（Sarah Scoles）是《建立联系：吉尔·塔特与寻找外星智慧》一书的作者。

本文原刊登于《大众科学》杂志2018年1/2月号Power期刊。