國慶|無人機表演取消 天文台:太陽活動影響通訊導航等日常生活

撰文:蕭通
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接連兩日國慶活動的無人機環節,均受太陽活動的「電離層閃爍」(ionospheric scintillation)現象影響而取消。天文台今日(10月2日)講解「太空天氣」對日常生活的影響,稱「太空天氣」通常指太陽活動,包括太陽黑子、太陽耀斑等。天文台指出,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,可能對地球上的通訊、導航和電力系統產生影響。

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昨日(10月1日)的國慶煙花匯演,原定首次加插無人機表演,但康樂及文署事務署在開始前3分鐘,突然公布因維多利亞港上空出現「電離層閃爍」現象,無人機表演取消。 而前一晚在西九文化區舉行的「新生代千人合唱賀國慶」活動,原定2,099架無人機起飛的環節也取消,無人機總會主席楊景賞解釋,當時華南沿岸正受電離層閃爍影響。

「電離層閃爍」預報網顯示,10月1日晚上9時香港所在區域「強」。

電離層反射導航和通訊無線電波

天文台科學主任今日凌晨在「天氣隨筆」發表題為《太空天氣會影響日常生活嗎?》的文章解釋,電離層是地球大氣上層的一部份,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。

天文台指出,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)。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,從而來測量船隻或飛機的位置。

圖一:無線電波在電離層中傳播示意圖。(天文台網頁圖片)

嚴重閃爍阻礙全球定位系統鎖定訊號

不過,當太陽活動強烈時,可能會干擾電離層,降低這些系統測量位置信息的準確性。其中,「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。

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可干擾無線電通訊及影響電纜

太空天氣除可影響導航及定位系統,太陽耀斑釋放的X射線和極紫外輻射,也會影響各種頻率的通訊。強烈的太陽活動或令電離層受到干擾,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。這些中斷通常持續幾分鐘,但也可能持續數小時。

此外,電離層中的巨大電流亦可以影響電力,導致輸電纜產生感應電流,這些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,而電力網絡的異常電流也令變壓器過熱並損壞。

天文台指出,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。

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