电磁脉冲|能让电子设备瞬间失控的电磁脉冲攻击，大自然也会( 二 )
Part. 2
论EMP攻击 ， 自然界才是高手
人类希望让EMP武器小巧而可控 ， 但大自然可不管这些 ， 它肆意妄为仿佛是调皮的孩子 。 如果说高空核爆只是人类扣动扳机后 ， 由地球电离层进行放大的EMP武器 ， 那么太阳风暴则毫无疑问是更加具有规模和破坏力的自然界的EMP武器的扳机 。 太阳风暴包含着许多电磁活动过程 ， 会对我们人类在地球修建的电网、电子设备产生致命的攻击 。
著名电影《2012》创作的灵感 ， 就来自科学家对强大太阳风暴影响地球空间环境 ， 进而损害人类电网、电子设备这一风险的提醒 。
强太阳风暴时太阳喷出的物质
（来源：https://3iom3142cnb81rlnt6w4mtlr-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2016/05/fig12-702x336.jpg）
那么这种“纯天然”的“EMP武器”是怎么运作的呢？
太阳爆发期间 ， 它的大量物质喷发进入宇宙中 ， 也就是“日冕物质抛射” 。 来自太阳的高速等离子体携带着太阳的磁场冲击地球磁层（地球磁场在宇宙空间中控制的区域） ， 会使磁层压缩变形 。 太阳等离子通常携带着南北方向转动的磁场 ， 当磁场转为南向时 ， 和地磁场发生强的相互作用 ， 会将巨大的能量带入到地球磁层（不过一般是大量进入地球背面） ， 带电粒子因为磁层的过程注入到被称为环电流的地球周围的电流当中 ， 变化的电流会产生变化的磁场 ， 从而引起全球范围剧烈的地磁扰动 。
这些过程也会引起电离层以及其中磁场的剧烈变化 ， 因此被称为“电离层暴” 。 人们用Dst指数衡量地磁场扰动的强烈程度 ， 这个指数是全球通用的 。 Dst 指数平时往往是负几或者几十 ， 也有正值 ， 都不大 ， 但是在强扰动下会变成-50以下 ， 乃至负几百 。
2020年6月全球的Dst指数
（来源：国际地磁数据中心）
磁暴时 ， 剧烈变化的地磁场会在地球电离层中产生快速变化的强电流 ， 它们再感应出变化磁场 ， 就会形成对地面的“EMP攻击” 。 这些变化的空间磁场在地面、长距离高压输电线、变压器接地点组成的回路中产生电流 ， 这便是地磁感应电流（GeomagneticallyInduced Current ， 简称 GIC） 。 在大磁暴时 ， 输电网络中产生的地磁感应电流可以达到几十到几百安培 。 正如我们前边介绍的 ， 这种电流过程足以对电路元件产生伤害 。
这种现象当然并非只是科学家的凭空想象 。 1989年3月13日 ， 一次太阳风暴引发了地球一系列的效应 ， 最终极大地损害了加拿大魁北克地区的电网 ， 导致该地区出现大范围的断电事故 ， 受直接影响的居民人数达到600万人 ， 停电时长达到9个小时 ， 造成了高达数千万美元的经济损失 ， 这次事件被称为“魁北克事件” 。
由此可见 ， 自然界的EMP攻击才是真正的EMP“大神”呀 。
出品：科普中国
制作：王铮（中国科学院国家空间科学中心）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
（本文中标明来源的图片已获得授权）
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