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[自然科學] 太空攻擊? 地球有四大守護神
【記者李名揚/台北報導】

隨著科技進步,太空天氣對人類的影響愈來愈重要,一顆價值幾十億元的人造衛星,可能因沒注意太空天氣而被摧毀,GPS定位也可能出現嚴重誤差,因此我們必須學著了解並掌握太空天氣。

由國科會與聯合報、公共電視、科學人雜誌、中廣公司、News98合辦、中央大學理學院科學教育中心承辦的「2006展望演講春季系列-觀察與認知:心靈‧生物‧地球‧宇宙」,第七場由中央大學太空所教授劉正彥主講「太空人何時出門?對太空天氣的觀察」,吸引爆滿聽眾。

劉正彥說,「大氣」是指地表到高度80公里的高空,「太空」是高度50公里一直到人類太空船所能到達的太陽系空間,兩者有些重複;「天文」則是太空船到不了的地方,包括太陽本身和遙遠的恆星、星系、銀河。



太空物質 多呈現電漿態


太空的特點是很多物質呈現第四態「電漿態」,固態加能量變液態,再加能量變氣態,然後再加能量就成為電漿態,又叫「離態」,就是分子或原子中的電子解離出來;日光燈就是離態發光,是用高壓讓水銀蒸汽的電子解離,放出紫外光,撞到燈管塗的鋅而發出螢光。

劉正彥說,距地表50公里高空大氣稀薄,照射太陽光後,就解離成為電漿態,也就是電離層;太陽本身也是電漿態。

太陽核心約1500萬度,熱能往外傳的過程,是氫原子不斷吸熱再放熱,所以傳到外面要經過幾萬年時間;太陽表面溫度已降到6000度,但瞬間加熱造成的日冕,卻可達150萬度。

至於太陽黑子,劉正彥指出,最早是中國人在漢朝就看到了,黑色的原因是溫度比周圍低,約4000度,黑子還有強磁場和周期性,有些大小已和地球差不多。

太陽不像地球是剛體,所以會「差動式自轉」,就是接近赤道處轉得快,約23天轉一圈,南北極轉得慢,要35天;劉正彥表示,這樣造成太陽表面的磁力線愈拉愈長,最後扯斷,也造成太陽磁場南北極每11年就顛倒一次,黑子也以11年為單位相當規律的出現。

但太陽黑子的出現仍有不確定因素,劉正彥表示,過去2000年地球上共出現過8次「蒙德極小期」,就是有幾十年的時間,全球各地都看不到黑子;這段時間氣候特別冷,被稱為「小冰河時期」,中國歷史上的嚴寒、夏寒、降水,也都發生在這段時間。



訊號微弱 太陽閃焰造成


太陽天氣的源頭是太陽發光又發「風」,劉正彥說,太陽的能量來源是核反應,每秒耗損42億公斤質量,相當於40億顆氫彈爆炸;平常只會放出太陽光(電磁波)和太陽風(帶電粒子),但當兩顆黑子碰撞爆炸時,就會放出「太陽閃焰(高能粒子和射線)」及「日冕拋射物質(大型帶電電漿團)」,這些高能粒子大約兩小時後會到達地球,造成嚴重影響。

劉正彥指出,看電視碰到的「訊號微弱」,就是太陽閃焰傳到電離層,影響電磁波信號傳遞;高能粒子也會撞擊衛星,所以衛星電腦不能用最先進的,導線太細,要用舊一點、導線較粗的,才不會一碰就壞;也不能用東西擋住晶片,本來一顆高能粒子撞到還不會壞,但打到阻擋物,一顆變幾百萬顆,電腦一定燒壞。

面對這麼強大的攻擊,幸好地球有四大守護神,才能保平安,分別是「磁層」阻擋太陽風,「電離層」阻隔X光、超紫外光和紫外光,「大氣層」阻擋隕石,「臭氧層」阻隔紫外光。

劉正彥表示,太陽風是電漿體,能量很高,但是地球磁層會把它們全部擋在外面。可是太陽風仍會從地磁的空隙南北極溜進來,在地球上下各掛一個甜甜圈,從地上看就是美麗的極光。

最早在佛經上記載「彗星長尾巴」,是太陽風往外吹的間接證據;電離層則是在20世紀初發現的,劉正彥說,全球電離層濃度最高的地區,在南北半球各一處,北半球成帶狀,正好通過台北到高雄之間,一般電離層每1cc空氣有100萬顆帶電粒子,台灣上空可到900萬顆,好處是擋住有害物質,壞處是通信、定位導航常被干擾。



帶電粒子 毀掉通信衛星


大氣層則由低到高分別是對流層、平流層、中氣層和熱氣層,對流層較高處因空氣膨脹降溫,溫度較低,平流層則因距地表50公里的臭氧層釋出能量,溫度緩慢上升;中氣層會在高度90公里處驟降到攝氏零下100多度,熱氣層則是晚上1500度、白天2500度,太陽黑子多的時候可到3000度。

帶電粒子破壞力很強,劉正彥指出,1997年美國AT&T公司因不聽專家警告,損失一顆通信衛星;美國攻打伊拉克時,會等太陽黑子不正對地球時再攻擊,因為戰斧巡弋飛彈靠GPS衛星定位,太陽黑子可能造成衛星訊號偏移幾百公里。

除此之外,北美曾因磁層感應太陽風,變得像發電機,地面上一座發電廠產生感應電流,把整座電廠都燒壞,造成幾十萬戶停電,因為在冬天,凍死很多人;俄羅斯也曾有地下油管因感應起電而炸開。

被大氣層阻擋的隕石也很恐怖,劉正彥表示,流星若打到衛星上的太陽能板,會造成斷路,衛星就會失聯、失蹤;太空梭的三層厚玻璃,也曾被一個像米粒大的隕石,擊破外面兩層。不過他說這種機率很小,不必太緊張。

他比較擔心的是,2010年到2011年的太陽黑子活動極大期,會嚴重影響通信,包括衛星通信和靠電離層反射傳播的地面調幅廣播,一定要提前預防。

【2006/04/25 聯合報】



獻花 x0 回到頂端 [樓 主] From:台灣教育部 | Posted:2006-04-25 10:49 |
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現在距離2010年只剩四年了...看來這會是繼2000年的千禧問題後的另一個面臨的考驗


獻花 x0 回到頂端 [1 樓] From:台灣中華電信 | Posted:2006-05-26 01:20 |

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