中央氣象署太空天氣作業辦公室

相較於2020年，明顯的可以感受到太陽有一種逐漸被喚醒的感覺，開始慢慢地恢復較為頻繁的活動。氣象局太空天氣作業辦公室2021年也開始提供太空天氣事件報告和特報的資訊，透過系統監測觀測數值的變化，總計自動發出647次事件報告，包括無線電干擾(R)有598次；地磁擾動(G)有39次以及高能粒子增強(S)有10次。跟著年度的總結，一起來回顧2021這一年的太空天氣變化與特殊事件。

太空天氣報告如同地震報告一樣，是當事件發生後對應的數值超過事件門檻值時，系統自動產生的圖文報告；太空天氣特報是指作業人員認為未來可能會有顯著事件發生時，人工所提供的預報資訊，說明可能發生的事件強度和影響。

在2021年四、五月之後，從觀測紀錄中就能察覺到太陽黑子數有較前一年(2020)增加不少，太陽表面上也接近天天都能記錄到黑子的存在。到了下半年，不單是太陽黑子更為頻繁出現，同一時間出現的黑子群也愈來愈多，甚至有過同時有8群太陽黑子位於表面上。不管是中央氣象局天文站的紀錄或是比利時皇家天文台(SIDC/BOM)彙整後的全球資料都顯示太陽黑子相對數(SSN)在2021年9月9日首度超過100，如果要往前追溯上一次黑子數達到100以上的紀錄，就得回到2017年的9月。

　不僅如此，在2021年的最後一個月，12月份的太陽表面更有著多群的黑子，而讓黑子數自12月16日起便維持在100左右，直到29日因為黑子減少的趨勢且逐漸移出可以觀測到的太陽表面，才讓黑子數逐漸下降。間隔了4年的時間，太陽活動從24週期的尾聲邁入了25週期的開端。按照太陽活動逐漸增強的趨勢，2022年度應該可以更為頻繁的觀察到太陽黑子，並且具有較高的太陽黑子數。

太陽黑子相對數又稱為沃夫數(Wolf Number)，計算時會考慮黑子的群數和單獨的黑子個數，所以破百的黑子數表示在太陽表面上有許多群的太陽黑子，而每一群當中又有許多獨立的小黑子。

由於從地面透過望遠鏡進行太陽黑子投影觀測時，只能看到太陽面對地球的半面。所以黑子數指的是在這一個日面上的總數，至於太陽上真正的黑子數量，就得配合其他的衛星觀測資料才能確認黑子的分布和狀態。

　在太陽表面出現的活耀區(或黑子群)，是具有較高能量和較強的磁場區域。較強磁場所形成的密集磁力線會隨著太陽自轉而被拉伸或擠壓，如果發生了磁力線扭曲而重連(reconnetion)，就會在這過程中發出強烈的Xray輻射，形成太陽短波輻射增強或是達到所謂的太陽閃焰。這樣現象發生時，可以透過紫外線波段紀錄到太陽表面上出現明顯的發光區域，有時候甚至會因為強度太高而顯示出X型的光斑。這樣的輻射能量，只要8分半鐘就會傳到地球，增強日側地區的電離層電子濃度，並且對高頻(短波)無線電通訊造成訊號干擾或導致通訊中斷。

　從2021年4、5月過後，雖著太陽表面的活耀區增加，每天也都能NOAA/GOES衛星的太陽Xray輻射通量觀測記錄到頻繁發生的短暫增強，影響時間也從數分鐘，逐漸增加數小時。太陽閃焰的等級是按照NOAA/GOES衛星的觀測值來區分，主要可以分為C、M和X等級。C和M等級又可以再區分出10個區間，而X等級則沒有上限。在2021年發生的600多次事件中，等級最大的是X1.0，實際上對臺灣周遭地區造成影響的次數也多達254次。

實際影響會與太陽的天頂角(在天空中的位置)有關，越是接近直射的區域影響愈是明顯。因此發生同樣等級的太陽閃焰時，位在中低緯度的臺灣、印尼和菲律賓等地，可能受到的影響就會比日本、加拿大或美國還要來的明顯。因此，氣象局太空天氣作業辦公室將太陽短波輻射等級的警戒等級依據經驗公式的換算，設定當強度在B6.0以上時就有可能影響到周遭地區的高頻通訊。

　造成地磁擾動的成因主要是因為地球磁場受到外力的擠壓變形所致，這樣的外力可能是速度較快的高速太陽風，也可能是伴隨濃密電漿粒子的日冕物質拋射(CME)事件。過往幾年(2021前)主要都是因為高速太陽風擠壓，所以持續時間相對較短。於2021年間則能明顯感受到地磁擾動隨著較多的太陽閃焰事件，也轉為因日冕物質拋射事件所產生的影響，相對的影響時間也逐漸拉長。

　而2021年度共有29天的地磁擾動程度達到磁暴等級，在這之中有3天的Kp指數達到7屬於NOAA太空天氣指標中的中度磁暴(G3)等級，這也是自2018年後再度有磁暴達到此一等級。

　雖然從先前的預測結果看來，太陽活動第25週期(Cycle 25)的強度可能和前一個週期相似，但隨著日漸增多的太空天氣事件，仍然需要留意是否會有罕見的劇烈事件發生。畢竟，人類雖然有著長期記錄來分析太陽活動的變化，但在科技的限制下對太陽與太空環境的認識仍然有限。對於太空環境的監測以及太空天氣的議題，也是近20多年來隨著人造衛星、太空產業的興起才逐漸發展成形。對於看不見、感受不到的太空天氣，每當事件發生時都可能間接地影響到你我的日常生活，不管是太空中運行的人造衛星、或是地面上用到的通訊和定位服務。跟著太空天氣作業辦公室，新的一年也要一起關注太空環境的各種變化。