有關太陽黑子的疑問...

Question

太陽黑子的多寡與地球上的那些自然現象有關？

Answer 1

在討論到黑子對地球的影響時，發現除了我們較熟悉的會影響到部分地面通訊外，還找到了黑子可能與氣候、水文、甚至地震有關係的報告，不過這些靠統計所提出的觀點，因牽涉到太陽活動性的規律及日地關係的問題，至今尚無一個確切的解釋。因此，我們僅將數個據信度較高〈也就是資料較多的〉的理論列出。        1.對中、短波無線電的影響 在離地面六十公里以上的高空，那裡空氣非常稀薄。由於太陽微粒的照射和流星體的撞擊，氣體的分子和原子部分電離，形成大氣層中特殊的一層------電離層。電離層有一個特性，它可以反射和散射無線電短波。 一個電台通過天線向四面八方發出無線電波，這些電波一部分沿著地面傳播叫地波,另一部分向天空發去叫天波。地波在傳播過程中受到地面物的吸收，能量逐漸剪弱，波長越短，這種衰減越快，所以地波傳播的距離不遠。正好電離層有反射無線電短波的特性，天波在電離層和地面之間進行多次反射,能將無線電短波傳向方，實現了遠距離通訊。但是波長過短則會穿透電離層，射向宇宙空間，不再反射到面。電離層所能反射的最高頻率叫臨界頻率。所以每當太陽上黑子增多和有耀斑、日珥等現象時，太陽的微粒突然增大，電離層的結構發生變化，稱為電離層爆炸或電離層騷擾。所以，在太陽黑子極大期幾年，電離層會因太陽帶來的紫外線和X射線增強在幾秒中內自由電子數急速增加至10 的9次方/每立方公尺，而被嚴重擾亂。在這種情況下臨界頻率也隨之迅速變化，造成通訊混亂， 引起中、短、超短波傳送路徑嚴重衰減(fedeout)而斷訊，如地面的業餘無線電、高頻通訊及衛星通訊，嚴重時，地球白天通訊大範圍斷訊，甚至衛星被太陽高能量電離子的脈衝所破壞，此為太陽電離風暴(Ionospheric storm)。           中、長波是靠地波傳播的,所以電離層騷擾對它們的影響不大。 2.黑子對地球上氣候的影響 太空環境是否會影響我們地表的天氣變化，這也是一個令人感到好奇的話題。有人由統計上的結果提出一項說法，認為地球上的天氣變化會受到「太陽黑子」出現量的影響，而有十一年的週期變化。但是不少氣象學家卻認為太陽黑子的出現對日照量的影響微乎其微，因此不應該影響到地球上的天氣變化。至於統計上的結果，應該只是一種巧合。可是太空物理學家對於這項統計結果，卻有不同的看法。事實上太陽黑子數目多時，「白斑」的數量也相對增加，因此總日照量反而隨著「太陽黑子」數目的增加而增高。但是問題的癥結，不是在「日照量」，而是在「成雲量」。由於「太陽黑子」數目增加會導致太陽表面磁場擾動量的增大，許多「日冕物質噴發」，在日磁層中造成大量的「磁雲」，磁雲中旋轉的磁力線可阻擋外太空超新星爆炸所產生的「宇宙射線」進入地球所在之日磁層內部。反之，隨著「太陽黑子」數目減少，太陽表面磁場擾動量以及日磁層中的磁雲量也隨之減少。於是來自外太空宇宙射線便得以長驅直入，進入我們的磁層、電離層、以及中性大氣中。這些帶電的宇宙射線是一種相當好的「凝結核」，因此雲很容易就形成了。雲除了造成降雨和雪外，同時也反射陽光，使得地面氣溫下降，因此「太陽黑子」數目最少的那幾年，地球上平均溫度會下降，發生水災和大風雪的機會也同時增加。這個結果也說明了太空物理學家對太陽黑子、日冕物質噴發、以及日磁層中磁雲的研究有助於人類對影響地球氣候因子的認識。