太陽黑子會影響我們嗎?

1967年5月23日,美國在阿拉斯加、格陵蘭和英國的軍事雷達同時受到干擾,當時正逢美國和蘇聯兩強之間的冷戰時期,這3座雷達站是為了預警蘇聯的核子飛彈攻擊。如果蘇聯發射核子飛彈攻擊美國,這3座北方的雷達站就在攻擊的必經路線上。然而3座雷達站同時受到干擾,可能就是蘇聯對美國發動攻擊的前兆!美國空軍相當緊張,掛載核子武器的戰機準備升空反擊,第三次世界大戰一觸即發。但是這真的是蘇聯發動攻擊的信號嗎?

風暴來襲!
雷達站被干擾的5天前(5月18日),遠在1億5千公里外的太陽表面,出現了一群巨大的太陽黑子。5月23日,這群太陽黑子的附近爆發出劇烈太陽閃焰!好幾個天文台都觀察到這個現象。

太陽閃焰發生在活躍的太陽黑子附近,它出現的時間只有短短的幾分鐘到幾十分鐘,但是太陽閃焰會產生巨大的能量,這股能量會發出強烈的電磁波,從X射線、紫外線、可見光到無線電都有。

還好美國空軍有詢問太空氣象預報員,預報員告訴他們太陽表面出現強烈的太陽閃焰,這3個雷達站受到的是太陽閃焰的無線電干擾!而不是蘇聯,太陽觀測所提供的正確訊息,即時阻止了一場可能爆發的戰爭!

太陽閃焰
太陽閃焰常常會引發日冕大量噴發(coronal mass ejection),日冕大量噴發會從太陽表面釋放出大量的帶電粒子,如果這些帶電粒子正好朝著地球,那我們就會受到嚴重的影響。這些帶電粒子會引發磁暴(geomagnetic storm),1989年3月發生的磁暴,造成加拿大魁北克的供電系統毀壞,6百萬人無電可用。

圖中右側拱形的結構就是日冕大量噴發,影像取自NASA的Solar Dynamics Observatory

不過日冕大量噴發也不是一無是處,這些帶電粒子會沿著地球的磁力線,進入地球南北兩極的大氣層,當它們和空氣碰撞就會發出美麗的極光!所以極光通常只有在南北極的地方才可以看見。如果日冕大量噴發的規模很大,那麼極光就會從南北兩極往赤道延伸。

什麼是太陽黑子?
前面提到,太陽黑子附近產生太陽閃焰,那麼太陽黑子又是什麼呢?太陽黑子是太陽表面溫度較低的地方,太陽表面的溫度大約是攝氏5500度,太陽黑子的溫度大約是攝氏3、4千度。從地球上看,它們只是太陽表面的一個小黑點,不過它們實際的大小通常都比我們的地球還大。

太陽黑子會在太陽表面上出現和消失,一般太陽黑子的壽命是幾天到幾個星期,長期觀察太陽黑子,會發現太陽黑子的數量有一個11年左右的週期。太陽週期開始於太陽黑子最少的時候,此時太陽表面看起來相當乾淨,稱為太陽極小期。接下來幾年太陽黑子的數量會漸漸增加,當數量達到最多時,稱為太陽極大期。過了極大期後,太陽黑子的數量會漸漸減少,再次回到極小期。最近一次的太陽週期開始於2008年12月,2014年4月時達到極大期,現在太陽黑子的數量正在減少中。

太陽黑子的11年週期,縱軸為太陽黑子的數量,橫軸為年代,圖片取自NASA

太陽黑子是太陽活躍程度的指標,黑子數量越多,太陽就越活躍,這時太陽閃焰數量也會比較多和規模也比較大。太陽在極大期時,發出的能量會比極小期時多大約千分之一。

極大期和極小期的太陽,右圖的太陽表面有許多的黑子(極大期),而左圖卻一顆黑子都沒有(極小期),影像取自SOHO望遠鏡。

黑子是太陽表面比較暗的地方,太陽黑子極大期時,變暗的地方增加了,為何太陽發出的能量反而比較多?那是因為太陽黑子增加的時候,太陽光斑(solar facula)也增加了,光斑的亮度比太陽表面還亮,太陽光斑增加的亮度比黑子減少的還多,所以整體而言,太陽發出的能量還是增加了。

一大群的太陽黑子會引發太陽閃焰造成災難,那麼如果太陽黑子數量太少又會如何呢?長期的太陽黑子紀錄,科學家發現在1645年到1715年之間,太陽黑子的數量非常少,沒有明顯的極大期和極小期,這段期間稱為蒙德極小期(Maunder Minimum)。這段期間歐洲和北美的溫度比平均溫度還低,這造成冬天不常結冰的英國泰晤士河,變得較常結冰。

近幾年來觀測到的太陽黑子數量比預期的還少,一些科學家“推測”地球即將進入小冰河期,就像蒙德極小期一樣,我們的地球未來會如何呢?地球的溫度真的會降低嗎?這些都需要時間去證明,持續的關注太陽黑子,看看它會為我們帶來什麼樣的影響吧!

沒有留言:

張貼留言