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2016-03-01太陽系中的風暴—太空天氣
555 期
Author 作者
呂凌霄／中央大學地球科學院太空科學研究所教授，研究領域包含太空電漿物理、電腦數值模擬、太陽物理、磁層物理、行星際空間物理、激震波等。
太空天氣（Space Weather）這個名詞，早在距今約六十年前，也就是蘇、美首顆人造衛星升空的年代（1957~1958年），就已經被提出來使用過了。可是當時科技不夠發達，因此太空天氣的變化，對一般民生的影響，微乎其微。因此其後的三十年，太空天氣這個名詞很少出現在文獻與新聞報導中，但是科學家仍沿用氣象中storm（暴風雨／暴風雪）這個字眼，來描述某些特殊的太空天氣事件，例如，日磁暴（solar magnetic storm）、磁暴（magnetic storm）、磁副暴（magnetic substorm）、電離層暴（ionospheric storm）等。隨著科技的進步，同步衛星、全球衛星定位系統（GPS）、長距離的電力傳輸、越洋航空、太空探險，都深受這些太空中storms的影響。因此在三十年前，太空天氣再度被提出來，並成為太空科學家與一般民眾溝通的重要話題。
什麼是太空天氣？
太空天氣就是太空中的游離態氣體與磁場所構成的電磁環境與變化。雖然太空中好天氣的時間佔一半以上，但是談到太空天氣，大家想到的都是惡劣的太空天氣。驅動太空天氣的能量來源是太陽。圖一顯示太陽內部的結構。太陽的核融合反應產生的高溫讓太陽的大氣成為游離態氣體（電漿，plasma）。而影響太空天氣甚巨的太陽磁場，則是在太陽的對流層中產生的，其中表面對流層是超米粒組織與黑子的產生區，也是浮出太陽表面之暗紋與日珥等磁繩結構的主要產生區。
圖一、圖二日磁暴造成的惡劣太空天氣
用氫–α（H-alpha）光譜觀測太陽，在太陽盤面可以看到長短粗細不同的暗紋（filam-ents），暗紋轉到在太陽盤面邊緣就是光亮浮起的日珥（prominence），如圖二所示。長又粗的大尺度暗紋，生命期超過半個月（太陽自轉週期約一個月），開始上升後，要一天左右才會噴發。太陽黑子群附近對流旺盛，容易形成細又短的暗紋，生命期只有兩三天。開始上升後，只要幾小時就會噴發。在活動區一條細短暗紋噴發後，很快又會形成另一條細短暗紋。暗紋噴發時，會遇到上方的日冕（corona），於是就會像幼兒用筷子撈麵那樣，一部分麵條滑落麵碗，形成太陽閃焰（solar flare），一部分麵條打入空中變成日冕物質拋射（coronal mass ejection, CME）。噴發後的暗紋就變成磁雲。在磁雲與CME 的前方會形成激震波。這整個過程就構成了日磁暴事件。因此當一團黑子群出現在太陽盤面時，我們就可預期未來半個月，會持續有多次的日磁暴事件發生。至於盤面上大尺度的暗紋噴發，就像非地震帶的地震，很難預測！……【更多內容請閱讀科學月刊第555期】