太陽黑子解析／表面活動劇烈 地球恐陷災難

太陽黑子解析／表面活動劇烈 地球恐陷災難

2010/07/12

【聯合報╱本報記者李承宇】 太陽風暴衝擊地球，遭地球電離層、磁層阻擋的模擬圖。圖／取自SOHO衛星網站 人類科技文明愈進步，因應環境衝擊的能力似乎愈脆弱。冰島艾雅法拉火山爆發，對人類世界造成的最大災難就是航空交通停 擺。2012到2013年，太陽表面活動將進入活躍期，NASA科學家日前發出警訊，地球上的電力系統、GPS衛星定位系統、無線電通訊等，恐會受影響， 經濟損失將是卡翠娜風災的20倍。 太陽黑子的數量是判別太陽表面活動是否活躍的主要依據，觀測到的太陽黑子數量愈多，代表太陽表面活動愈劇烈。太陽黑子是太陽表面磁場強烈活動的區域，它看 起來比較黑的原因，是因為溫度只有攝氏4000度，而太陽表面溫度大約是6000度。 太陽表面活動的周期約是11年，德國天文學家史瓦貝在1843年首次發現這個現象。 中央氣象局天文站技士鄭振豐說，太陽是一個氣態的流體，自轉時高低緯度速率不同，在太陽低緯的赤道附近，自轉1圈約要25天，緯度越高自轉速度越慢，靠近 兩極，自轉1圈要36天左右。 由於高低緯度自轉的速度不同，「差動式自轉」，造成了太陽表面磁場凌亂，磁力線扭曲、紊亂會產生磁暴。太陽南北極磁場每11年就會顛倒一次，磁力線也會每 11年重組一次，因此太陽表面活動每11年會出現一次活躍期，太陽黑子的數量也因此出現每11年一次的周期變化。 太陽閃焰是一種能量釋放的現象，也是太陽表面最猛烈的爆發，會釋放出強烈的帶電粒子流（太陽風），以及輻射線。當太陽閃焰的能量相當於數百萬顆氫彈爆炸， 是火山爆發釋放能量的1000萬倍以上。在太陽表面活動活躍期，發生閃焰的頻率愈高。 太陽閃焰釋放出的帶電粒子就是可能會影響地球電力、通訊的原因。鄭振豐指出，太陽不斷地將帶電粒子流釋放到太空中，每分鐘可以噴發出幾百萬噸的帶電物質。 這些帶電粒子流到達地球附近時，絕大多數會被地球上空的電離層、磁層阻隔而無法進入。 太陽輻射約8分鐘後可到達地球，帶電粒子流則約需2到3天。電離層可以將X射線、超紫外線和紫外線吸收，讓地球不受傷害，磁層則可以擋掉大部分帶電粒子 流。 影響程度比較高的反而是在太空中運作的人造衛星。1998年太陽釋放出的帶電粒子流曾經讓美國AT＆T一顆價值兩億美元的通訊衛星失靈，北美許多手機和電 視廣播因此斷訊。而太空人遭受因太陽閃焰放出的太陽輻射影響也會比較大，鄭振豐形容「就像連續密集照射X光一樣」。 太陽黑子數量多只是象徵太陽表面活動進入活躍期，太陽黑子的面積才是判斷其威力的指標，一顆太陽黑子的面積愈大，形成太陽風暴的威力愈強。如果太陽閃焰爆 發正好對著地球，對地球大氣層的影響最大。 鄭振豐表示，太陽活躍期產生的強烈輻射及帶電粒子流直接癱瘓地球上電力系統，造成經濟損失的案例，都沒有很直接的證據，更不要說對地球物種、生命會是浩 劫。近年國際間運作衛星的機構一直都有監測太陽風，如果有警訊發生也都有應變措施。而且全球主要資訊系統的資通安全現在強化許多，也有備援作業系統，受到 太陽風暴的衝擊相對較小。 他認為較難控制的是供電系統，如果太陽風暴使電力系統失效，造成科學園區停電，經濟層面的影響會較大。 保護層損傷 通訊即失靈 極光看來很美麗，但那其實是太陽風猛烈攻擊地球所造成。 圖／法新社 地球上空的電離層、磁層雖然可以擋掉大部分太陽風暴衝擊地球的輻射、帶電粒子流，但是太陽風暴卻會把電離層撞「變形」， 進而影響地球通訊，以及GPS的功能。 AM廣播就是利用電離層傳送，電離層可以反射、傳送高頻率的無線電訊號。如果電離層電漿的濃度夠高，可以完全反射；但若電漿的濃度低，反射點的高度就要比 較高，訊號較容易衰減而產生雜訊。 GPS衛星發射出的訊號也會被電離層電漿干擾，讓接收機產生誤差，所以電離層濃度的瞬間劇烈變化，會對GPS精確度產生嚴重影響。 地球上的機電系統或供電設施如果遭受強烈的帶電粒子流衝擊，可能會造成損壞，有人認為太陽風暴造成1989年3月加拿大魁北克供電系統損壞，讓600萬人 停電9小時，但氣象局技正鄭振豐認為，太陽風暴對地面精密零件造成的損害「可能會有，但無法評估」。 太陽釋放出的帶電粒子流也是形成極光的原因。當太陽的帶電粒子流花了2到3天的時間接近地球附近，會被地球磁場牽引到兩極，與大氣高層的粒子碰撞而產生極 光。極光大多數呈現紅色或綠色，是因為電子與大氣中的氮原子和氧原子碰撞所形成光的顏色。所以在太陽表面活動活躍期，地球也會出現比較頻繁的極光現象。