科技篇



黑 子 觀 察 史

第 三 十 一 期 《 大 學 線 》
黑 子 高 峰 引 發 太 陽 風 暴

記 者 □ 莊 曉 陽 / 編 輯 □ 黃 雅 麗


一 九 八 九 年 三 月 十 三 日 , 加 拿 大 魁 北 克 省 蒙 特 利 爾 。 凌 晨 二 時 四 十 六 分 。 月 明 星 稀 、 夜 闌 人 靜 。 微 弱 的 燈 光 引 導 著 夜 遊 之 客 , 疏 落 的 車 子 漫 無 目 的 地 奔 馳 , 新 的 一 天 又 將 開 始 。 突 然 全 市 燈 火 熄 滅 , 電 力 供 應 中 斷 。 一 瞬 間 , 整 個 魁 北 克 省 陷 入 漆 黑 和 寒 冷 之 中 . . . . . .

( 相 片 來 源 : E x p l o r a t o r i u m 網 址 )

這 不 是 外 星 人 侵 略 地 球 的 前 奏 , 而 是 每 十 一 年 出 現 一 次 的 自 然 現 象─ ─ 「 太 陽 風 暴 」 。 今 年 是 太 陽 活 動 的 高 峰 期 , 「 太 陽 風 暴 」 將 再 度 席 捲 全 球 。


宇 宙 真 空    如 何 刮 風 ?

太 陽 風 不 是 我 們 平 常 所 說 的 風 ,而 是 太 陽 噴 出 的 帶 電 離 子 和 高 能 粒 子 。 它 們 像 風 一 樣 , 以 每 小 時 五 百 公 里 速 度 捲 向 太 陽 的 四 面 八 方 。 太 陽 風 每 天 都 吹 向 地 球 , 並 被 地 球 的 磁 場 吸 往 南 北 兩 極 。 這 些 離 子 和 南 北 極 大 氣 層 中 的 粒 子 碰 撞 後 , 會 產 生 絢 麗 的 極 光 。


平 時 , 太 陽 風 對 地 球 的 影 響 不 大 ; 但 當 太 陽 進 入 活 躍 期 時 , 耀 斑 和 日 冕 的 活 動 便 趨 頻 密 和 激 烈 ( 見 左 上 圖 ) , 耀 斑 爆 發 並 噴 出 大 量 離 子 和 輻 射 , 以 每 小 時 一 百 萬 公 里 的 速 度 衝 向 地 球 , 產 生 「 太 陽 風 暴 」 。


風 暴 威 力    核 爆 億 倍

太 陽 風 暴 的 威 力 可 相 當 於 核 爆 的 數 十 億 倍 , 若 它 「 殺 到 」 地 球 , 將 會 引 發 三 大 危 機 ─ ─


大 停 電

當 大 量 帶 電 離 子 隨 太 陽 風 暴 捲 至 時 , 會 擾 亂 地 球 的 磁 場 。 磁 場 變 化 會 引 發 大 量 電 流 進 入 地 面 供 電 網 絡 , 使 發 電 廠 的 變 壓 器 不 勝 負 荷 , 令 電 力 供 應 瞬 間 中 斷 。


這 就 是 八 九 年 魁 北 克 省 電 力 系 統 崩 潰 的 原 因 , 事 發 後 該 省 在 廿 二 小 時 後 才 恢 復 電 力 供 應 。 電 力 公 司 因 此 損 失 近 一 千 萬 美 元 。


破 壞 人 造 衛 星

當 太 陽 風 暴 發 生 時 , 所 有 由 人 造 衛 星 傳 送 的 訊 息 , 包 括 軍 事 情 報 、 天 氣 狀 況 、 電 視 及 收 音 機 廣 播 、 傳 呼 等 , 均 可 能 中 止 。


由 太 陽 風 暴 引 發 的 電 流 , 會 破 壞 人 造 衛 星 的 線 路 , 使 之 不 能 正 常 運 作 。 九 六 年 , 加 拿 大 一 枚 價 值 二 十 二 億 元 的 通 訊 衛 星 正 遭 此 劫 。 此 外 , 太 陽 活 動 加 劇 , 地 球 大 氣 層 也 會 擴 張 , 軌 道 較 接 近 地 球 的 人 造 衛 星 便 可 能 被 大 氣 拉 力 扯 離 軌 道 , 甚 至 跌 落 地 面 。


擾 亂 無 線 電 通 訊

無 線 電 波 ( 例 如 A M 廣 播 ) 靠 地 球 大 氣 的 「 電 離 層 」 反 射 , 傳 遞 訊 息 。 由 太 陽 風 暴 帶 來 的 離 子 會 令 電 離 層 中 的 離 子 活 動 更 活 躍 , 無 線 電 通 訊 會 失 效 。 一 九 六 零 年 十 一 月 發 生 太 陽 風 暴 時 , 全 球 和 南 極 的 通 訊 中 斷 了 一 個 星 期 。


黑 子 大 增    風 暴 來 襲

幸 好 太 陽 風 暴 發 生 得 不 頻 密 , 它 只 會 在 太 陽 活 躍 時 ─ ─ 也 是 黑 子 數 目 增 加 時 ─ ─ 才 刮 起 。


黑 子 是 太 陽 臉 上 的 「 黑 頭 」 , 科 學 家 相 信 它 是 太 陽 表 面 磁 力 線 聚 集 的 地 方 , 磁 力 強 度 很 高 , 阻 止 了 能 量 從 太 陽 核 心 傳 到 表 面 。 由 於 能 量 的 補 充 減 緩 , 該 處 溫 度 較 低 ( 約 攝 氏 三 千 多 度 , 而 太 陽 表 面 約 有 六 千 度 ) , 發 出 的 光 芒 也 較 四 周 黯 淡 , 故 稱 「 黑 子 」 。

太 陽 的 活 躍 度 與 黑 子 數 目 的 多 寡 有 關 。 十 五 世 紀 時 , 太 陽 活 性 忽 然 降 低 , 差 不 多 一 百 年 沒 有 出 現 黑 子 , 使 地 球 天 氣 變 冷 , 經 歷 一 段 小 冰 河 時 期 。 相 反 , 每 當 太 陽 「 活 力 充 沛 」 、 躍 斑 爆 發 頻 密 時 , 黑 子 數 量 增 加 , 風 暴 就 發 生 。 黑 子 數 目 每 十 一 年 一 個 高 峰 期 , 因 此 太 陽 風 暴 也 十 一 年 便 刮 一 次 。

預 先 觀 察    及 早 防 備

自 從 八 九 年 太 陽 風 暴 導 致 魁 北 克 省 大 停 電 後 , 各 國 都 知 道 太 陽 風 暴 的 威 力 不 容 忽 視 , 尤 其 是 北 美 國 家 比 較 接 近 地 球 磁 場 的 北 極 , 最 易 受 風 暴 影 響 。

透 過 觀 察 黑 子 , 可 以 了 解 太 陽 的 活 動 情 形 , 但 不 足 以 預 測 風 暴 來 臨 。 幸 好 最 近 科 學 家 發 現 , 當 太 陽 風 暴 刮 起 前 , 扭 曲 的 磁 場 令 太 陽 的 南 半 球 出 現 一 個 「S」 形 的 「 標 記 」 , 只 要 一 觀 察 到 它 便 作 出 防 備 , 可 減 低 風 暴 的 破 壞 。

至 於 怎 樣 做 好 防 備 措 施 , 香 港 太 空 館 助 理 館 長 陳 紀 雄 認 為 , 發 電 廠 應 改 善 電 力 系 統 網 絡 的 設 計 , 若 變 壓 器 容 易 損 壞 , 便 要 加 強 保 護 。

魁 北 克 電 力 公 司 經 過 一 次 教 訓 後 , 花 了 十 三 億 加 元 改 善 變 壓 器 , 一 旦 發 現 有 不 正 常 的 電 流 , 會 即 時 減 低 輸 送 電 量 , 避 免 電 力 供 應 中 斷 。

香 港 會 否 被 太 陽 風 暴 威 脅 ? 陳 紀 雄 認 為 可 能 性 不 大 , 「 香 港 所 處 的 緯 度 比 較 低 , 而 且 也 從 未 因 為 太 陽 風 暴 而 停 電 , 它 應 不 會 對 香 港 構 成 重 大 威 脅 。 」 他 說 。

特 別 鳴 謝 : 香 港 中 文 大 學 物 理 學 系 導 師 湯 兆 昇 提 供 資 料



黑 子 觀 察 史

中 國 人 是 最 早 觀 察 太 陽 黑 子 的 民 族 , 商 朝 ( 公 元 前 二 千 年 ) 時 , 已 有 甲 骨 文 記 載 。 《 漢 書 . 五 行 志 》 也 記 錄 了 黑 子 的 觀 察 : 「 ( 公 元 前 二 八 年 ) 三 月 乙 未 , 日 出 黃 , 有 黑 氣 大 如 錢 , 居 於 中 央 。 」 , 文 中 的 黑 氣 就 是 太 陽 黑 子 。

七 彩 的 極 光 本 來 只 會 在 地 球 近 兩 極 的 地 方 出 現 , 但 當 太 陽 風 暴 刮 起 時 , 極 光 出 現 得 更 明 顯 和 頻 密 , 在 美 國 南 部 的 佛 羅 里 達 州 和 德 州 也 可 觀 察 到 。 ( 相 片 來 源 : N A S A 網 址 )