吳再豐 2007年11月01日 08:35
2003年10月24日，日本通信綜合研究所向公眾發佈了一條特殊的預報：“太陽活動從平穩轉向活躍的狀態，預計未來幾天將更加活躍。”這條關於太陽系的天氣預報對地球上的我們有什麼價值嗎？
警報拉響
研究所的研究人員做出這個預報，是因為太陽表面出現了大片的黑子區域。預報發出4天后，太陽表面出現了巨大的耀斑。這個耀斑輻射出大量的X射線。伴隨著這個耀斑，從太陽表面以迅猛的速度釋放出由質子和電子組成的等離子體。由於這個耀斑發生的位置正對地球，所以在耀斑發生後約8分鐘，X射線直接襲擊了地球，19小時後，等離子體像雲朵一樣到達地球。
耀斑在地球造成了各種現象，在日本北海道，觀測到帶有紅色特徵的低緯度極光，此外在歐洲、北美以及澳大利亞等地也可看到極光。然而，人們沒有心情去欣賞極光。耀斑發生幾小時後，擔任日本航太研究所的數據中繼衛星的姿態控制感測器發生了異常，為此研究人員把衛星切換到安全的模式運行，以避免耀斑帶來的更大影響。
其他各種衛星也受到這個耀斑的影響。美國宇航局環繞火星飛行的奧德賽號探測器也發生異常，歐洲的月球探測衛星的發動機自動停止。
等離子體的襲擊干擾了地球的磁場，造成了衛星故障。日本的一顆環境探測衛星的太陽能電池板的電力降低。
太陽耀斑不僅影響了人造衛星，由於飛來的質子是放射性的，逗留在國際空間站或穿梭機上的宇航員也有遭到輻射的危險。在這次耀斑發生的過程中，地面人員發出指令，讓空間站的航太員儘量藏身在受輻射影響小的地方，以避免可能出現的危害。早在2001年，由於太陽上出現大的耀斑，美國就曾終止了一次穿梭機上進行的艙外行走活動。
太陽發威真可怕
那麼，巨大的太陽耀斑發生時，究竟會造成怎樣的影響呢？
首先，耀斑發生時，大量釋放X射線或質子、電子放射線。這些放射線一旦進入搭載在衛星上的半導體，就會引起非常微小的放電現象。結果，半導體會誤以為放電是電信號，於是發出錯誤指令，衛星發生故障。
這樣的現象如果是小規模的，不會引起大的信號故障。但是，如果衛星遭受大量質子輻射的話，信號顛倒的現象就會發生，使衛星發生重大的錯誤動作。通常，研究人員無奈地將此種信號稱為“幽靈指令”。1994年冬季奧運會時就發生了這樣的一幕，滑雪比賽的轉播突然中斷了，原因是幽靈指令使轉播衛星的太陽能電池板以比平時高30多倍的速度旋轉，造成電力降低。
太陽發生大的耀斑時，存在於太陽周邊日冕的等離子體會成塊地飛向地球，速度每秒鐘1000∼2000千米，這被稱為日冕物質拋射，通常兩天左右就到達地球。等離子體與地球磁場作用，頻繁地引起強烈的極光。極光中有大的電流，使地面上的輸電線或鐵製造的管線裏產生感應電流，把變壓器燒壞，引發大面積的停電。另外，鐵管通電後，更容易被腐蝕，因此頻繁出現感應電流，使鐵管泄漏。
極光電流發出的熱使空氣溫度上升。暖空氣向高空流動，增加了圍繞地球軌道運轉的人造衛星的大氣摩擦。在2000年日本“飛鳥”X射線衛星由於大氣摩擦增加，姿態失去控制，軌道高度不斷降低，最終衝入大氣層內燒燬。
太陽發出的X射線到達地球，會干擾大氣層中的電離層。由於飛機或船舶的無線電通信信號都通過電離層，因此大量的X射線會干擾無線電通信，使人們彼此之間無法聯絡。此外，X射線的干擾還會讓氣象衛星的圖像紊亂，全球定位系統發生誤差。
由此可見，隨著航空時代的到來，對宇宙天氣做預報刻不容緩。
宇宙天氣也能預報
為了讓人類更安全地探索宇宙，新興的“宇宙天氣預報”正在崛起。如果能搶先觀測到太陽發生的耀斑，就能夠提前做出質子飛來的警報，並及時轉移空間站的宇航員，把可能導致錯誤動作的衛星切換到安全模式，應對即將到來的危險。
為了對付來自太陽的襲擊，人們想到了要做宇宙天氣預報。要做預報，就先要準確地觀測太陽的一舉一動，然後通過電腦模擬，預測太陽未來的變化。這種方法其實和地球上的天氣預報類似，氣象臺先觀測地球的氣壓、溫度、風向等狀況，然後根據這些數據進行模擬，作出預測。
如今，日本名古屋大學的太陽地球環境研究所已經製作出了實時的地球高緯度地區電壓分佈、帶電粒子流的宇宙天氣圖。
不過，這個研究所的科學家承認，現在的宇宙天氣預報除了預測在什麼地方可能發生異常外，還無法預測更細節的現象，本文開頭提到的那次預報就很粗略。為了讓宇宙天氣預報更加實用，還需要改進觀測技術和模擬程式。如果有更多的人造衛星觀測宇宙空間發生的現象，就有可能獲得更精確的宇宙天氣資訊。
總之，我們的生活與宇宙息息相關，為了在太陽劇烈的影響中守護我們的地球，我們必須經常監視太陽，預測宇宙的天氣變化。
