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標 題: [摘錄]新型太陽風暴
發信站: 銘傳築夢別境 (Thu Jun 23 20:43:48 2005)
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雖然目前太陽活動已經逐漸走下坡，即將進入極小期，但太陽仍不時會給大家一個
意外驚喜。2005年1月，太陽表面出現一群大黑子群AR 720，並在1月15日至1月20
日之間，爆發了5次強烈的太陽閃焰（solar flares）；其中1月20日的第5次爆發
最特別，因為這是一種太陽物理學家以前從沒見過的超快速「質子風暴（proton
storm）」。這個爆發，撼動了太空氣象的理論基礎，甚至對將來的月球太空任務
有重大影響。
1月20日的太陽閃焰爆發，一大撮高速質子在爆發後幾分鐘之內就衝過地球和月球
附近；30分鐘之後，便發生了近幾十年來最強烈的質子風暴。右方動畫便是SOHO太
陽觀測衛星拍攝到的爆發狀況。美國加州大學柏克萊分校的太陽物理學家Robert
Lin表示：地球以前也曾經被強烈的質子風暴襲擊過，但質子抵達地球附近的速度
從未這麼快過，居然在短短幾分鐘之內就衝擊地球附近；通常發生閃焰後約需經過
幾小時到幾天的時間，質子團才會經過地球。
由於質子帶有正電荷，而且能量高達1億電子伏特，因此當質子風暴襲擊地球時，
會引起各式各樣的問題，例如電波通訊中斷、造成衛星短路或電腦當機等，最可怕
的是會穿透太空衣直抵太空人的皮膚，使太空人生病。如果1月20日爆發當時有太
空人在月球上活動，質子風暴來的又急又強，那麼他們根本躲避不及，人體細胞與
組織將直接受損。科學家認為1956年2月的爆發可能也是類似的快速質子風暴，但因
當時還在「太空時代」之前，沒有衛星監測太陽，觀測證據不足，因此無法確定到
底是否真的為快速質子風暴。
根據傳統太空氣象理論：黑子群上空的強烈磁場扭曲而不穩定，當磁場重整至穩定
狀態的過程中，便會釋放超過相當於100億顆氫彈的能量而發生爆炸。從地球上看
來，只見這個區域亮度突然增亮，是謂「太陽閃焰」，這是太陽風暴爆發的第一個
「訊號」。太陽閃焰的光約需8分鐘左右便可抵達地球。左圖為1月15日的AR 720爆
發（photographed by Jack Newton）。接著，如果爆發威力夠強，就會從爆發地點
噴發出約10億噸的氣體雲，稱之為「日冕物質噴發（ coronal mass ejection或CME）
」。CME的速度通常相當慢，即使是最快的CME，速度也只有每秒1000～2000公里左右
，需花1天以上才能抵達地球，所以高磁緯地區有足夠的時間可以提出「極光預報」
。由於太陽系空間中充滿了太陽風從太陽表面帶出來的質子或其他粒子，CME吹拂過
這些質子或粒子時，CME前端的衝擊波會使得這些粒子加速，因而形成質子風暴。
Lin表示：質子風暴大多是由CME造成的，但1月20日的快速質子風暴卻肯定不是CME
的傑作，因為根據傳統理論，CME無法將物質推得這麼快。那麼，到底是什麼造成這
些質子移動得如此快速呢？Lin表示：由於AR 720黑子群的日面位置相當特別，它位
在太陽日心以西60度之處，因太陽磁場隨太陽自轉之故而呈現羅旋撞向外散發的情況
，使得這群大黑子群的磁場結構恰好與地球磁場交叉相連（如右方照片示意）。又
因質子為帶電粒子，必須遵循磁場的方向行進，因此1月20日的爆發，這些質子相當
於開在「高速公路」上，一路通行無阻、直抵地球大門。不過，雖然知道這些質子ꨊ經由什麼樣的路徑抵達地球，但究竟是被什麼加速到如此高速的狀態，仍不十分明
瞭。至少，太陽物理學家和太空人現在知道當有大黑子群位在太陽日心以西60度的
位置時，必須特別注意太陽爆發的狀況，或需穿戴特殊的輻射防護衣。
資料來源：
http://science.nasa.gov/headlines/y2005/10jun_newstorm.htm?list69450,
2005.06.10
* 轉載自臺北天文館
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