然而,今年3月,《太空天气》上发表的一项新研究发现,2011年日本发生的9.0级地震,不仅让大地剧烈颤抖,还引发了海浪,对日本造成了巨大的影响,也对空间边缘造成了巨大的冲击。所谓的“太空涟漪”产生了,因为大地震和海啸将压力波发送到地球大气层的最上层,导致太空边缘的环境发生变化。9.0级地震相当于太阳耀斑事件,可以完美模拟太空天气。
太空边缘的变化会对人类产生什么影响?经过十多年的研究,美国研究人员发现,大地震和超级海啸对电离层的影响可能比之前想象的要大得多。在电离层中,压力波可以扰乱轨道卫星无线电信号,例如GPS信号,就像太阳耀斑干扰卫星无线电通信一样,或者直接切断轨道卫星与地面的通信。幸运的是,电离层的变化不会直接对地球上的生命构成安全威胁。
2011年,日本发生9.0级地震后,美国科罗拉多大学博尔德分校大气研究公司(UCAR)的科学家周敏阳和同事们第一时间利用轨道卫星和地面GPS接收机对日本上空的电离层进行了观测。据报道,电离层发生了巨大变化,导致在轨卫星和地面无线电通信出现问题。为什么?论文指出,海啸被高山、岛屿、山脊等多种地形反射,产生多次同心海啸波在太平洋上空来回跳跃,改变了日本上空的电离层,导致GPS通讯被封锁46年小时。
科学家原本认为,只有在太阳爆发时,爆发的高能粒子才会严重扰乱地球的电离层。例如,太阳耀斑释放出的紫外线和X射线沐浴在地球大气层的顶部,导致电离层在电离层中荡漾着电离波。没想到,大地表地震和海啸对电离层的影响是一样的,尤其是海啸,它产生的压力波会干扰电离层好几天,并且由于反射而变得非常复杂,导致GPS卫星信号“闪烁”晚上,足以使地面GPS设备完全失效。
周敏阳发现日本9.0级地震和海啸对电离层的影响与X级太阳耀斑一样。到了2020年,我们的太阳活动就会有一个极小值,太阳耀斑的数量会越来越少,强度也会越来越弱。虽然太阳耀斑几乎消失,但地球表面发生了大地震和海啸,几乎与太空天气事件相似。因此,了解地震和海啸如何影响高层大气,导致太空环境发生变化比以往任何时候都更加重要。
虽然日本岛的面积不算太大,但不幸的是它位于地球的地震活跃带,也就是太平洋火山带。由于欧亚板块、太平洋板块和北美板块正在日本岛附近旋转,地震和火山爆发已成为家常便饭。这导致日本地震学家悲观地预测,日本本岛东南部的太平洋海沟附近将发生9.1级地震,或者日本北海道东部可能发生9级以上地震,并可能引发近30米的海啸。
东京大学地震研究所教授佐竹贤治今年4月21日表示,当发生这种规模的地震和海啸时,日本的海防根本没有用,唯一的拯救方式人是要提前搬迁的。但棘手的问题来了,数百万生活在沿海地区的人们将何去何从?要知道日本是世界上人口最稠密的国家之一,每平方公里居住着347.8人。不包括火山,居住面积是不够的。
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