太陽黑子解析／表面活動劇烈 地球恐陷災難 - 地球科學討論

【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

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