太空天文与生命的起源李罗权校长.PDF

74　　太空、天文與生命的起源 太空、天文與生命的起源 李羅權 壹、太空科學 　　在我們的地球之外是否有生命的存在？在無盡的宇宙中，地球上的生 物與有高等智慧的人類是否是唯一的存在？諸如此類問題，數千年以來一 直困惑著科學家與哲學家。人類對於未知的外太空一直存在有強大的好奇 心，不斷的運用地面光學與無線電望遠鏡及發射衛星去探索，揭開外太空 神秘的面紗。本文將介紹太空科學、我國的衛星計畫及人類探索外太空生 命所做的努力，並從愛因斯坦的相對論來探討生命的起源。 一、前言 　　1957年10月第一顆人造衛星Sputnik 1發射上空，為人類太空時代之濫 觴。而人類第一次登陸月球，在1969年由阿波羅十一號實現。自此遨遊太 空不再只是人類的夢想。 　　人造衛星可以廣泛地被應用在許多方面，如科學研究、商業通訊、軍 事用途以及地面遙測等等不同領域上。我們使用電視、大哥大、及網路 等，均與太空科技相關。有鑑於太空科技的發展對民生工業與國防工業 都具有相當重大的影響，行政院於1991年成立「國家太空中心」（簡稱 NSPO），用以推動我國的太空計畫。其主要目標是：完成兼具實用與科學 研究任務的衛星系統；發展並建立衛星科技的核心技術；培養衛星科技及 75 大型系統設計發展的人才；加強太空科技研究，促進國際學術交流與合 作；奠定國內太空產業發展的基礎，促進產業升級，以塑造我國在國際太 空市場及相關產業上有利的競爭條件。 　　太空科學即是要研究太陽活動與地球的關係，隨著高科技系統的發 展，太空環境的變動對人類影響日益增大，對太空天氣的研究成為二十一 世紀不可忽視的一個領域。世界各國的太空科學家正全力於太空天氣的研 究，積極觀測太陽的活動與其對地球磁層的影響，藉以了解太陽風暴的行 為。 二、太陽活動對地球的影響 　　太陽活動除了產生可見光外，尚有其他強烈的電磁輻射、太陽風及高 能粒子皆會對地球產生影響。一般所說的太空天氣災害，主要是指太陽的 異常活動所爆發出的能量與物質，吹襲到地球，而對人類生活造成重大損 失。 　　太陽是一個以氫為主要成分的氣體球，由中心的熱核反應釋出能源。 從核心產生的光子在輻射層中不斷與正負離子及中子碰撞而被吸收、再發 射，之後經過對流層的渦旋運動，當它好不容易在光球層冒出頭來至少已 歷經100萬年，而後8分鐘直射地球。太陽溫度由中心往外遞減，到了色球 層再回昇。太陽大氣與地球大氣不同，它不是靜止的，而是向外連續噴 射。高能量的氣體粒子以每秒400-800公里以上的高速向外噴射，並將太陽 表面的磁場帶出來而布滿整個太陽系空間，稱之太陽風。 　　太陽風與地球磁場的作用，會造成地球磁層的形成，會產生漂亮的極 光與地球千米波輻射，並造成地球磁層的擾動。 　　此外，太陽表面不定時發生的異常能量活動，如日珥的爆發，會伴隨 76　　太空、天文與生命的起源 著大量的日冕物質噴射（Corona Mass Ejection，簡稱CME）及高能粒子團 的噴射進入行星際空間。有時會構成一大團電漿雲，尺度常常超過十個地 球半徑，其前方通常會生成一道震波。當這團帶電粒子掠過地球時，除了 會對軌道衛星的電子系統造成影響，還會使地球大氣內部的磁場發生急遽 變化而造成特大磁暴，其強大的電流脈衝可損壞地面的電力系統。 三、太空環境異常所造成的損壞 　　1.人造衛星：人造衛星長期在太空環境中運作，暴露在輻射及粒子流 　　　中，容易使衛星的電子系統、太陽能板與衛星材料等的損壞。在磁 　　　暴發生時，人造衛星本體會產生充電與放電的現象，不但導致材料 　　　的毀損，還會使衛星的電子系統產生異常訊號而無法正常運作，導 　　　致地面站失去對衛星的控制。1997年1月11日，一顆負責播送全美　 　　　電視節目的ATT通訊衛星(Telestar 401)遭到太陽磁暴的永久摧　 　　　毀，在這同時也有幾顆其它的衛星遭受不同程度的破壞。 　　2.供電系統：在磁暴發生期間，地面的電力系統會受太空中的的強大 　　　電流影響，而產生感應電流。此電流會使電力輸送系統超