磁暴是什麼?與太陽周期有什麼關係?磁暴對人影響有哪些?

磁暴是什麼你知道嗎?中央氣象署昨(10日)發布磁暴特報,預計地磁擾動將明顯增強,並持續影響約54小時,最大規模可能短暫達到強烈磁暴等級。強烈磁暴發生,預估將影響衛星導航準確率、高頻無線電通訊、低頻無線電通訊及太空飛行器操作系統。究竟磁暴是什麼?與太陽周期有什麼關係?磁暴對人的影響為何?Yahoo奇摩新聞編輯室帶你一起來了解。

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磁暴嚴重時會對電力和通訊系統造成影響,導致電力、通訊中斷,甚至會損毀人造衛星的電子系統,但同時也有機會出現美麗的極光。(示意圖/Getty Images)
磁暴嚴重時會對電力和通訊系統造成影響,導致電力、通訊中斷,甚至會損毀人造衛星的電子系統,但同時也有機會出現美麗的極光。(示意圖/Getty Images)

磁暴是什麼?與太陽周期有什麼關係?

國家實驗研究院表示,根據科學家觀測,太陽活動約每11年呈現周期性變化。每11年周期,太陽表面的太陽黑子(Sunspot)、太陽閃焰(solar flare)活動會比較激烈,此時從太陽噴發的高速太陽風和日冕物質拋射,約莫會在3~4天抵達地球,強大的太陽風襲向地球,影響地球磁場,稱為磁暴,磁暴的威力甚至會破壞地面的電力網。

這個周期變化是如何觀察而來的呢?太陽周期最早是在1843年,由德國業餘的天文學家海因利希.史瓦貝(Samuel Heinrich Schwabe)所發現,他在1826年到1843年期間,為了尋找被假設在水星軌道內側出現的新行星「祝融星」,每逢晴天就會觀察太陽表面,並記錄看到的黑點。雖然史瓦貝後來並沒有發現祝融星,不過觀察到太陽黑子的活動每10年左右就會達到極大值,被譽為是天文界的重要成就之一。

第一個太陽周期最早是由瑞士天文學家魯道夫.沃夫(Johann Rudolf Wolf)根據過去的太陽黑子活動資料,將1755到1766年定為第一周期。一個太陽周期通常是指太陽活動最低的時期,經歷最活躍的時期後,再度經歷低點的完整周期。太陽活動最劇烈的時期被稱為「太陽極大值」,會出現大量的太陽黑子;反之則稱為「太陽極小值」。

氣象署太空天氣作業辦公室指出,太陽黑子的數量及出現位置會隨時間變化,經過長期紀錄分析後,周期變化中最短只有7.3年,最長達13.3年之久,一般以約11年作為平均周期,加上和太陽活動的強弱變化周期相吻合,因此稱為太陽活動周期。隨著太陽黑子數量在2019年底到達低點後,美國國家航空暨太空總署(NASA)和美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)同時宣布太陽進入第25周期,預計這個周期持續到2030年。

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磁暴會帶來哪些影響?磁暴極光為什麼出現?

台北市立天文科學教育館提及,磁暴嚴重時會對電力和通訊系統造成影響,導致電力、通訊中斷,甚至會損毀人造衛星的電子系統,但同時也有機會出現美麗的極光,影響層面相當多樣化。

像是1859年發生的卡靈頓事件,就是因為日冕物質拋射撞擊地球磁場所引起。通常日冕拋射物質到達地球需要花費3~4天的時間,但當時日冕拋射物質僅花17.6小時就到達地球,使得電報系統被嚴重破壞、電塔冒出火花;1989年的一場太陽風暴,也曾導致加拿大魁北克地區停電長達9小時。

氣象署表示,磁暴預估影響包括:太空飛行器操作系統、高頻無線電通訊干擾、衛星定位準確率下降達數小時、低頻無線電通訊中斷等,極光活動最低可發生在磁緯45度的地區,不過因為台灣民眾生活中接觸到的電波通訊,多以行動電話訊號、無線網路或藍牙為主,這些訊號所用的頻率不太會受到太空天氣的影響,因此影響不大。

太陽磁暴經常引發追極光的熱潮。台南市政府教育局補充,當這些帶電粒子受到地球磁場引導而進入地球兩極時,會和大氣層中空氣分子產生碰撞,進而產生極光,所以極光主要出現在高緯度地區。但當太陽風暴非常強烈時,帶電粒子便可能擴散至更大區域,導致在中高緯度地區也有機會看到極光。

磁暴對人的影響為何?

美國太空總署(NASA)說明,雖然太陽閃焰會釋放強大的電磁輻射,但有害輻射無法穿透地球大氣層,對人體健康不會造成影響,民眾不用過度擔心。

對於高度仰賴網路、電子設備的現代社會來說,一旦地球遭逢嚴重的太陽磁暴,電力和通訊可能在數月到數年之間都無法恢復,使得經濟面臨重大損失。面對太陽磁暴的威脅,加州大學爾灣分校(UCI)計算機學系助理教授吉歐提也建議各國,可以將網際網路設施移至低緯地區,並以地面光纜取代需要大量中繼器的海底光纜,以減少太陽磁暴可能帶來的損失。

撰稿記者:吳怡萱

核稿編輯:廖梓鈞、羅芋宙

參考資料

磁暴特報(報天文 - 中央氣象署臉書粉絲專頁)
太空氣象與輻射的預防(國家實驗研究院)
太空天氣問答集(中央氣象署太空天氣作業辦公室)
天文新知(台北市立天文科學教育館)
全球瘋極光!南瀛天文館FB粉專成功連結逾千人響應天文奇景(台南市政府)