2008年10月21日 星期二

極光 、閃焰與太陽風


太陽風中的帶電粒子被地球磁場捕獲,束縛在范艾倫輻射帶中流竄。當這些粒子進入極區上空時,與極區上空大氣中的原子或分子碰撞,使大氣中的原子或分子被激發而放光,便形成美麗的極光,並隨著空氣的流動飄移,形成舞動的光幕,如絲如緞,動人心弦。

極光的顏色主要來自氧原子與氮分子的激發,一般有紅色、綠色,也有黃色與紫色。極光高度約在 100 ~ 300 公里之間,再高,通常沒有足夠的中性原子可供激發形成極光。

太陽活動與黑子數量有密切的關係,當黑子數量達到極大期時,閃焰次數增多,規模也比較大,轟擊到地球上的太陽風粒子也多而密集,使極光發生的次數較多、規模也較大,是觀賞極光的好時機。1989 年與 2001 年初正是太陽活動極大期,產生許多大規模的極光,讓專家與大眾都大飽眼福。

當太陽發生大型閃焰時,雖然有機會觀賞到壯觀的極光,但湧到的大量帶電粒子會對地球大氣造成影響。所造成的影響主要有兩項。一是大量帶電粒子轟擊地球大氣,影響游離層反射短波無線電的能力,使短波通訊受到干擾或斷訊。二是大量帶電粒子的轟擊加熱了地球高層大氣,使得大氣膨脹,增加了人造衛星的空氣阻力,讓人造衛星的速度減緩,高度也降低,縮短了人造衛星的使用年限。

在上一次太陽活動極大期時,所發生的一次閃焰就使加拿大海防部隊通訊中斷 1 天,也使觀察太陽的太陽極大期任務衛星縮短壽命,最後在 1989 年 12 月 2 日墜落於地球大氣的過程中焚毀。

科學家曾利用衛星測量極光的強度,但是 1989 年那次極光的範圍之廣,才真正讓大多數人見識到極光的不凡之處。

極光通常只能在高緯度(60 度以上)地區見到,在 1989 年發生的極光,卻是南至美國佛羅里達州的威斯特礁和墨西哥的猶加敦半島都可見到。有人被天空火光般的色澤嚇壞了,打電話報警,有些人則看得心醉神迷。

這一次的極光出現在加拿大魁北克上空後不到 90 秒鐘,伴隨而來的磁暴便癱瘓了魁北克全省的供電系統,6 百萬加拿大人有好幾個小時無電可用。同一時間,羅盤的讀數變得不準確,車庫電動門自行開關的事件頻傳,無線電傳輸與海岸導航系統遭到干擾,部分衛星回傳的資料也暫時中斷了。

就像所有美麗的奇景一樣,雖然能夠預期極光發生的可能性,極光仍然是可遇而不可求的。如果遇上滿天雲或是暴風雨的天氣,即使發生極光現象,也無法觀賞。

人們對極光的認識,也與日全食、彗星一樣,花了數千年才從外貌、顏色的觀察而進入本質的了解,由驚懼轉為觀賞。人類對大自然的認識,由無知轉向了解的過程何其漫長,極光只不過是其中一例罷了。

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