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標題: [轉錄] 地面天氣連通太空天氣
時間: Sun Sep 17 07:34:15 2006
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標題: [轉錄] 地面天氣連通太空天氣
時間: Sat Sep 16 21:58:33 2006
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科學家最近發現地球上的天氣變化與高層帶電的大氣，也就是電離層相關。這項新發
現有助於改善電離層擾動的預報；電離層干擾會影響電波通訊傳遞與全球衛星定定位
Global Positioning System（GPS）的訊號接收。
研究發現，在南美洲、非洲以及南亞地區的強烈雷雨，會因產生大氣潮汐而影響到電
離層的結構。電離層是由太陽的X射線及紫外輻射將地球大氣高層的原子與分子游離，產
生一層帶電的粒子層，也就是所謂的「電漿（plasma）」；其中在靠近赤道的高空400公
里之處形成兩道電漿帶（bands of plasma），是電離層密度最高的部分。
2002年3月20日到4月20日，美國航太總署的IMAGE衛星（Imager for Magnetopause
to Aurora Global Exploration）探測到電漿在紫外波段輻射有增強的現象。研究小組分
析IMAGE 的影像，發現了4對明亮的區域，電離層密度幾乎達到平均值的2倍。三組明亮區
域位在雷雨活躍的熱帶雨林區：南美亞馬遜流域、非洲剛果河流域與印尼，第四組明亮區
則出現在太平洋上。
http://www.tam.gov.tw/news/2006/200609/154188main_plasma_bands_lgweb_small.jpg
科學家經由電腦模擬分析，確認在熱帶雨林的雷雨活動會產生大氣潮汐現象。
這項結果令科學家最初訝異不已，原因是地球上大部分的氣體受重力吸引位在靠近在
地表，電離層中氣體太稀薄，因此由雷雨引發的大氣潮汐現象應該無法直接影響電離層。
雷雨發生在大氣的較底層或對流層，在赤道地區向上延伸頂多到16公里；而電離層中電漿
帶的氣體密度大約只有對流層的百億分之一，潮汐作用需要氣體分子互相碰撞以進行傳遞
，電離層的氣體密度顯然太低，因此應該起不了作用。
然而，科學家發現潮汐在白晝時段，卻能藉由調整電漿層之下、一層稱為E層的區域
形狀，使之部分電離化而間接影響電離層。當大氣高層的風吹動E層的電漿通過地球的磁
場時，因為電漿具有電性，電漿粒子的運動就產生電場，因而改變其上電離層的形狀造成
了電漿帶。任何能夠影響E層電漿粒子的運動，都能再造就新的電場，從而再改變其上的
電離層的形狀。這個全球波動模型（The Global Scale Wave Model）指出，潮汐的能量
可以傳遞到100～120公里的E層大氣中，使此處的電漿流乍然中斷而改變此處的電場，因
而在上方形成明亮而緻密的電漿帶。
至於太平洋上空那個單一的亮區則與強烈雷雨活動無關，這指出地球的紊亂情況會傳
播，並造成了這宗地面天氣影響到太空天氣的現象。這個現象同時顯示，未來對熱帶地區
的氣象預報，必須也將這種影響考慮進去。
研究人員表示，這項發現也馬上顯示對太空氣象而言，地球上也會有4個區域的電離
層會受到太空風暴的影響而產生擾動；北美地區正是其中之一，這解釋了為何美國每次遭
逢太空風暴的襲擊時，其電離層的影響與改變總是比其他區域還來得極端明顯。
NASA的TIMED衛星（Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and
Dynamics）在2002年3月20日到4月20日的觀測中，也證實電漿帶裡有數十個稠密區域，科
學家希望進一步明瞭這個影響是否會隨季節而不同，或是會受到如颱風等更大天候的影響
。
資料來源：
http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2006/space_weather_link.html
2006.09.12, GIR
http://www.tam.gov.tw/news/2006/200609/06091601.htm
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