ACM通信

瑟夫的

它来自外太空!

文顿·g·瑟夫著
ACM通信，2021年6月，第64卷第6期，第7页
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我在2021年4月22日地球日写下这些话。今天，人们会说出来、写出来许多话，对温室气体导致的气温上升所带来的风险提出合理的警告。其中，前副总统阿尔·戈尔在他的书中提出了这一主要问题，平衡中的地球而且难以忽视的真相。比尔·盖茨刚刚在他的新书中发表了他的观点，如何避免气候灾难。在我看来，我们正在目睹显著的气候变化是无可争议的。如此多的热观测结果与大气中温室气体的增加以及气温的历史记录之间的关联，强烈表明二氧化碳和甲烷是主要原因。

在现代社会的电力、取暖、烹饪、交通、制造和许多其他活动中，努力摆脱对温室气体生产的依赖对我来说是不可避免的重要。对这一威胁反应迟缓，在一定程度上是其长期性的结果。最严重的问题仍然存在于未来，尽管我们可以记录它们存在的早期证据，包括极地冰和冰川的减少，平均温度和峰值温度的上升，沙漠化加剧，海洋酸化，以及二氧化碳绝对ppm的增加。

但对我们现代对电力的依赖来说，还有另一个更难以预测但同样具有潜在破坏性的威胁。它的名字是日冕物质抛射（芝加哥商品交易所)，当太阳将氢燃烧成氦和更重的元素时，它会零星地发生。日冕物质抛射主要由等离子体中的大量电离质子组成，这些质子以高速从太阳日冕中喷射出来，并通过太阳风向外传播。这些电离抛射产生强大的磁场，磁场本身就能在导体中诱发大电流。记录最好的日冕物质抛射之一发生在1859年9月1日，被称为卡灵顿事件，以英国天文学家R.C.卡灵顿和R.霍奇森一起观测并报告了该事件。电报设备和电线在大范围内过热和损坏。并非所有的日冕物质抛射都会威胁到地球;他们必须在地球轨道上拦截地球才能造成破坏。

1921年和1989年也发生过类似事件，但强度较低，造成的损失也小于1859年的地震。然而，我们比人类历史上任何时候都更加依赖电力和电力运输。在地球上电气化程度最高的地区，我们发现人们对电气设备的依赖程度越来越高，尤其是计算和通信设备。随着大量依赖电力的设备，我们的通信系统，包括卫星、地面无线电收发器和光纤系统都处于危险之中。海底光纤尤其脆弱。CME不会影响光纤，但会严重损坏用于加强长途电缆光信号的电力中继器。

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互联网具有可选路径的弹性……可能在克服大型CME事件的副作用方面发挥关键作用。

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由于电离粒子的传播速度比光子慢，一次大耀斑和日冕物质抛射可能会在13小时或更长时间内发出警告，但关键问题是，在警告发出之前很久应该考虑什么，以保护电气和电子设备以及电网本身免受损害。为较小社区甚至大城市的部分地区提供电力的微电网的概念可能是一个开始的地方。互联网的弹性与其他途径，包括卫星、海底和陆地电缆以及高速激光连接，可能在克服日冕物质抛射事件的副作用中发挥关键作用。

在我看来，现在是一个很好的时间来研究CME的许多潜在危险，并为电网和网络设计的连通性和弹性，以面对电力和互联网连续性的某些故障。

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