太空天氣會影響日常生活嗎？

星期三, 2024年10月2日

太空天氣（又稱空間天氣）通常指太陽活動，包括太陽黑子、太陽耀斑等，以及它們對地球的影響。這些太陽活動經常會有不同程度的變化，有時強有時弱。太陽風引起的地磁活動有時會帶來令人驚艷的極光，但當太陽活動頻繁時，也可能對地球上的通訊、導航和電力系統產生影響。

太陽活動和電離層
為何太陽活動會對上述系統產生影響呢？因為它會令地球電離層的狀態有所變化。

電離層是地球大氣上層的一部分，位於海拔80至約600公里之間。太陽的極紫外線和X射線在該處使原子和分子電離，從而形成一電子層。電離層很重要，因為它可反射和改變用於導航和通訊的無線電波（圖一）。


對導航及定位系統的影響
航海和航空界的導航系統一般使用全球定位系統的無線電訊號，從人造衛星經地球電離層傳送至地面接收站來測量船隻或飛機的位置。太陽活動強烈時，可能會干擾電離層，降低這些系統測量位置信息的準確性。

電離層閃爍是無線電波沿著訊號路徑因電離層中電子密度的小尺度結構而產生的快速變化，它是由折射及／或散射波干擾所造成的。嚴重的閃爍情況會阻止全球定位系統接收器鎖定訊號，因而不能計算位置。較輕微的閃爍情況也可降低定位結果的準確性和可信度。閃爍在低緯度和高緯度地區較為普遍，而中緯度地區出現閃爍的頻率則顯著較低。

對通訊的影響
太空天氣也會影響各種頻率的通訊。太陽耀斑釋放的X射線和極紫外輻射會影響無線電通訊。強烈的太陽活動或會令電離層受到干擾，增加無線電波通過受干擾區域時的能量損失，導致訊號閃爍並干擾無線電通訊。無線電通訊中斷是太空天氣事件中最常見的情況。這些中斷通常持續幾分鐘，但有些情況也可能持續數小時。

對電力的影響
電離層中的巨大電流可能導致輸電纜產生感應電流，這些感應電流的衝擊有可能導致大規模電網故障和對電網組件的永久損壞。電力網絡上的異常電流也可能使變壓器過熱並損壞。

太空天氣觀測和預報
太陽現象如太陽黑子和太陽耀斑，均能對太空天氣變化作出良好提示。其中，來自太陽的X射線和極紫外輻射的強度更是太空天氣預報的重要資料。目前，國家空間天氣監測預警中心及美國太空天氣預報中心（SWPC）均有對太空天氣作監察和預報。雖然天文台現時並沒有觀測或預報太空天氣變化，但在天文台「太空天氣主頁」亦可看到這些預報中心提供的太空天氣狀況。

相關連結
國家空間天氣監測預警中心
https://www.nsmc.org.cn/NSMC/spaceweather/cn/sws/index.html
美國太空天氣預報中心（SWPC）
https://www.swpc.noaa.gov/

葉翎 林家輝