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  • 1 # 快樂與我同行9

    早在一個多世紀以前就發現地球磁場表現出與太陽活動性11年週期相應的變化,後來又發現太陽活動性對極光以及短波通訊也有顯著影響。這些都是在太陽活動性增強時,各種高能電磁輻射、高能物質粒子和太陽風突然增強對地球的影響。現在對日地關係的研究不論在實際觀測和理論分析上都比較成熟。

    來自太陽的高能粒子流到達地球附近時會與地球磁場發生相互作用。部分帶電粒子被地球磁場俘獲作迴旋運動,形成圍繞地球的輻射帶,發出同步加速輻射和其他非熱輻射,同時也產生磁場干擾原有的地磁場,使它的強度和方向都發生不規則的騷動。這種現象叫做磁暴。大多數強磁暴都發生在大耀斑爆發之後十幾到二十小時,這一段滯後就是帶電粒子跨越太陽與地球之間路徑所經歷的時間。進入到地球輻射帶的高能粒子受地球磁場的約束往返運動於地球南北兩極之間,在極區較為集中。它們和高層大氣的稀薄氣體分子或原子相碰撞,使分子或原子激發就會產生極光。磁暴和極光的強度與頻繁程度都和太陽活動性的強弱密切相關。

    在地球大氣層上層約100千米到350千米的高度範圍裡氣體電離程度比較大,形成所謂的電離層。地面發射的中短無線電波會被電離層的自由電子反射回來,使遠距離短波通訊不受地球表面彎曲的影響。電離層的形成是太陽遠紫外線和X射線等高能光子照射的結果,這類高能光子大多來自太陽的活動區,因此電離層裡自由電子的密度和太陽活動性的關係很密切。尤其在發生耀斑爆發的時候,非熱輻射發出大量高能光子使電離層發生劇烈而突然的變化,非常高的電子密度加大了與分子和原子的碰撞機會。使電波所受的吸收大幅度增加。嚴重的時候甚至會導致全球的短波無線電通訊中斷。這就是所謂的電離層突然騷擾。

    耀斑爆發對地球影響最強烈而典型的事例之一,就是1972年8月7日的大爆發。爆發後強烈的太陽X射線、紫外線和射電波伴隨著大量帶電粒子流連續猛烈轟擊地球達一個多星期之久。其中在爆發開始後五個小時之內有一股粗約16千米,長達7000多萬千米的帶電粒子流以6500千米/秒的高速闖進地球大氣層。這次表面上既未出聲又不發光的入侵,頓時激起了地球電磁場的軒然大波,劇烈的電磁場變化後果十分嚴重。當時幾乎所有飛機和輪船上的磁羅盤指標都胡亂擺動起來,全世界的短波無線電通訊徹底中斷,極區出現了明亮的極光,在一些地區甚至影響到電力線路,致使電燈忽明忽滅,宛如發生了強烈的雷暴,至於弱電儀器和電子裝置更是變化無常不能工作。

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