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第五部 攀登 38.无声风暴区域

[英]亚瑟·克拉克2020年04月23日Ctrl+D 收藏本站

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马丁·塞苏伊教授在授予他诺贝尔物理学奖仪式上的讲演摘录(斯德哥尔摩,2154年12月16日)

在天与地之间存在着一个往昔哲学家从未梦想过的广阔区域。直到20世纪初,准确地说,直到1901年12月12日,这个区域才第一次对人类产生了影响。

这就在一天,古列尔莫·马可尼通过无线电把三个“点”组成的摩尔斯电码“S”发送到大西洋彼岸。在此之前,许多专家曾断言这是办不到的,其理由是:电磁波只能沿直线传播,不可能绕过地球。马可尼的业绩不仅宣告了全球通讯时代的来临,也证明了大气顶层存在着一面带电的反射镜,能够把无线电波反射到地面。

现在已经清楚地知道,所谓的肯涅利-亥维赛电离层[1]是一个十分复杂的区域,至少包含三个主要层面,其高度和密度都容易发生重大变化。在三个层面的最高极限处,就是范艾伦辐射带[2],它的发现是太空时代初期的第一项杰出成就。

[1]距地面90~150公里能反射无线电波。层内的电子密度夜间降低,中午时最高。1902年,美国电气工程师肯涅利听说马可尼成功地把电波传送到大西洋彼岸,便提出无线电波能被大气层上部的电离层反射回地面的假设。不久之后,英国物理学家亥维赛独立提出并证实了这一假设。

[2]环绕地球的两个高能带电粒子环——带电粒子可能产生于太阳,并被地磁场俘获。其内环能量较高,约距地面300公里;外环约距地面16,000公里。两个辐射带于1958年由美国物理学家J.范艾伦根据卫星数据发现,故名。

这个广阔的区域大概从五十公里高度开始,向外延伸到几个地球半径以外的空间,这个空间现在称为电离层。人类利用火箭、卫星和无线电波对它进行的探测,已经历时两个多世纪。我要向我的同行前辈们致敬,他们是美国人图夫和布赖特、英国人阿普顿、挪威人斯托默,尤其是贵国国民汉尼斯·阿尔文,他于1970年获得我现在荣幸领取的同一种奖项……

电离层,是太阳任性的孩子,即便现在,它的行为也不是随时可以预测的。远程无线电通信曾完全取决于它的“情绪”。它拯救过不少生命,但也有许多人由于它不留痕迹地吞食了他们在绝望中发出的求救信号而丧生,其人数之多是我们永远无法知晓的。

在通信卫星投入使用之前将近一个世纪里,电离层是人类宝贵而难以捉摸的仆人,对于开发利用它的三代人来说,它价值无限。

电离层为文明人类服务,只是不久以前的事。然而,要是没有它的话,甚至未必会有人类出现!因为电离层是地球特殊“盾牌”的一部分——正是这面盾牌,使得我们免受来自太阳足以致命的伦琴射线和紫外辐射的伤害。假如这些射线直射到海平面的话,或许地球上照样可能出现某种生命,但它将永远不能进化成为类似人类的生物……

因为电离层同它下面的大气层一样,归根结底是由太阳控制的,所以它也有气候变化。在太阳扰动时期,电离层受带电粒子风暴的冲击,被地球磁场扭曲成为圆圈和旋涡。在这种情况下,它不再是看不见的了,它会以极光的形式显现。极光是大自然最令人敬畏的景象之一,以其神秘的光辉照亮寒冷的极地之夜……

即便现在,我们也没能了解电离层中发生的变化的全过程。研究工作之所以不易进行,一个重要原因是,火箭和卫星运载的所有仪器是以每小时数千公里的速度穿越电离层的,我们无法站着不动进行观察!现在,开天辟地头一回,拟建的轨道塔使我们有可能在电离层建立固定的观察站。塔本身可能会改变电离层的特性,但它当然不会像比克斯塔夫博士所说的那样使它“漏电”!

既然这个区域对于通讯工程师来说已经无关紧要了,我们干吗还要研究它呢?事实上,除了它的绚丽和奇异之外,它的活动还与人类命运的主宰——太阳的活动密切相关。现在我们知道,太阳不是我们祖先所想的那种稳定而规矩的恒星,恰恰相反,它经常不断地发生长时间和短暂的摄动。目前它仍然处于1645至1715年所谓“蒙德极小期”[3]之后的回升阶段,因此,现在的气候是中世纪初期以来最为温和的。但这个回升阶段将会延续多久呢?更重要的是,什么时候又将开始新的、不可避免的太阳活动衰退期呢?它对气候、对气象、对人类文明的方方面面将会产生什么影响呢?我们不仅要考虑到对地球的影响,也要考虑到对其他行星的影响,它们都是太阳的孩子……

 [3]指1645~1715年间太阳黑子显著减少的那一段时期。

某些理论学说认为,眼下太阳已经进入了一个不稳定时期,可能会导致新的冰川期,而且冰川覆盖的地域会比过去任何一个冰川期都更加广袤。假如这种学说正确的话,我们就需要煞费苦心获得点点滴滴的情报,以便采取对策防备这种厄运的到来。即便提前一个世纪做准备也可能来不及。

电离层促成了生命的出现,它引发了通信革命,它还可能在很大程度上决定人类的未来。因此我们应该继续研究这个充满太阳力和电力的广阔而动荡的空间——这个神秘的无声风暴区域。

 

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