書名：近看太陽：格林威治皇家天文臺認證，極光、太陽黑子、閃焰、磁暴……美麗又危險的影響地球與人類，全球唯一太陽專書。

作者簡介

雷恩．法蘭西（Ryan French）
　　雷恩．法蘭西博士是太陽物理學家、科學推廣者和作家。目前正投入於最新的太陽物理學研究中，利用地面和太空的強大望遠鏡來探索太陽的奧祕。他與全球的許多太陽物理學家合作，研究足跡遍及世界各地。致力於透過社群平臺、博物館、天文臺以及電視和廣播，與大眾分享太陽和太空的神奇故事。
　　熱愛健行、攀岩和滑雪，也許是因為高山能更接近太陽吧！歡迎來到www.ryanjfrench.com，關注雷恩博士的研究項目與最新動態。

譯者簡介

藍仕豪
　　國立清華大學天文所碩士，臺灣大學工程科學及海洋工程學系學士，喜好業餘觀星與推廣傳統服飾。譯有《太空的故事》、《我的第一本天文太空書》、《茶杯裡的風暴》、《把太陽系帶到你眼前》（大是文化出版）等科普書籍，翻譯作品曾獲得第九屆吳大猷科學普及著作獎佳作，同時也是藝文專欄作家。

書籍目錄

特別注意！
推薦序　最壯觀的天文現象，一生必看的奇觀╱江國興
前言：歡迎來到太陽的世界！

第一章：觀測太陽，有人成名有人坐牢
這麼巧？各國太陽神都這造型╱橫跨400年歷史的文獻，只出現一張太陽插圖╱伽利略因為日心說，被終身軟禁╱全球暖化是人為，與太陽無關╱黑子變化有規律！每11年為一週期╱太陽自轉週期，啤酒廠老闆發現的╱好想看極光……但小心電器故障╱日全食才看得到的皇冠╱每隻蝴蝶就代表一次太陽週期╱太陽黑子是一顆大磁鐵，強度是地球的數千倍

第二章　太陽底下可還有新鮮事？
有機會成為黑洞嗎？取決於質量╱太陽系的質心，不在太陽中心╱氣態、液態、固態，還有電漿態╱微波、無線電波都是太陽光╱氦是觀測太陽時發現的╱北極變南極，78萬年前發生過一次╱磁鐵也有能量，什麼是磁性自由能？╱如何取得天王星與海王星近距離照片╱除了綠光，極光還有紅光和藍光╱影響人類科技的太空氣象╱磁暴可能造成重大的經濟損失╱衛星壞掉了，可以重啟嗎？╱差點引發美國與古巴的戰爭╱該為自然災害做什麼準備？╱太空氣象也有預報員？╱透過年輪和冰芯，推測發生太陽閃焰的規模╱獵戶座的參宿四已來到生命盡頭╱太陽物理學的三大謎團╱現今最大望遠鏡，主鏡比一層樓還高！

第三章　近看太陽
安全提醒╱無風、乾燥、接近正午最適合╱自備日食眼鏡╱動手DIY，長時間觀測的訣竅╱為你的望遠鏡加上濾光片╱利用日常生活中的相機原理╱在家就能下載太空資料

第四章　簡要指南

第五章　下次日食何時出現？
只有水星和金星才有的現象╱往後10年的日食哪裡看？╱日食後有機會在兩週內看到月食╱末日電影最喜歡引用的星體╱太陽也會分身？

第六章　資源與詞彙
電腦軟體與網路資源╱名詞對照與解釋╱圖片出處╱鳴謝

推薦序/導讀/自序

推薦序
最壯觀的天文現象，一生必看的奇觀

國立清華大學天文研究所特聘教授、中華民國天文學會理事長╱江國興

　　在浩瀚的宇宙中，太陽是我們最熟悉的天體之一。從古代文明對太陽的崇拜到現代科學的探索，它一直是人類社會不可或缺的一部分。
　　《近看太陽》為我們提供深入了解這顆恆星的絕佳機會。這本書以淺顯易懂的語言，帶領讀者探索太陽的各個面向，從歷史、觀測方法到現代科學研究，內容包羅萬象。更重要的是，作者是一位太陽物理學家。
　　這本書的出現，正好填補了市面上太陽科普讀物的空缺。首先，作者從歷史的角度切入，介紹人類如何觀測太陽，以及這些觀測對科學發展的影響，例如伽利略因為支持「日心說」而被終身軟禁的故事。不僅讓我們了解科學探索的艱辛，也讓我們感受到科學家們對真理的追求和堅持。
　　接著，書中詳細描述了太陽的物理特性。從太陽黑子的週期變化到太陽自轉的發現，延伸到太陽的演化與磁場，這些內容不僅增進了我們對太陽的認識，也讓我們了解到太陽對地球和人類生活的深遠影響。特別是關於太陽物理的描述，作者用淺白的文字和生動的例子，讓讀者能夠輕鬆理解這些複雜的科學概念。
　　此外，書中還探討了太陽對地球氣候和科技的影響。全球暖化是否與太陽有關？太陽風暴如何影響我們的衛星和電力系統？這些問題在書中都有詳細的解答。作者不僅提供科學解釋，還給出實際建議，讓讀者能夠更好的應對可能發生的自然災害。
　　書中最吸引我的部分之一，是作者提供了豐富實用的指南，幫助讀者進行安全、有效的太陽觀測。特別是日食的觀測，更讓我津津樂道。
　　日全食是最壯觀的天文現象之一，也是許多天文愛好者一生必看的奇觀。自1999年以來，我已經觀測過10次日全食，每次的體驗都獨一無二。日全食使我深刻體會到天、地、人之間的互動，那種震撼，絕非筆墨所能形容。
　　整體來說，《近看太陽》是一本內容豐富、易於理解的科普書籍。無論你是天文學的初學者，還是單純對太陽有濃厚興趣的讀者，都能從中獲得豐碩的知識和啟發。
　　透過本書，讀者不僅能夠深入理解太陽對地球和人類的重要性，更能在夜晚仰望星空時，對這顆恆星產生更加深刻的敬畏和熱愛。


前言

特別注意！
　　在我們開始近看太陽之前，以下事項必須謹慎以待：儘管人類的眼睛能夠適應生活中多數的環境，但「直視太陽」絕對是一個例外。即使本書封面的太陽十分吸引人，我依舊強烈建議你不要以肉眼直視太陽。接下來的內容將會介紹從古至今的科學家們如何觀測太陽，以及如何自行安全的觀看太陽。
　　在此依舊要重申，若是使用不適當的設備觀看太陽，可能會導致你的眼睛留下永久性的傷害，例如對色彩感覺的變化、出現盲點、影像扭曲等問題。不過也不必過度擔心，只要透過正確的方式，太陽絕對是非常值得一看的美麗天體，敬請期待本書的介紹。


前言　歡迎來到太陽的世界！
　　我們對於太陽的存在早就習以為常，只要是晴朗的白天都能見到它高掛在天空中。這顆恆星作用似乎只是在東升西落之前提供我們光明與溫暖，然而也正因如此，它確實值得我們（如同數個世紀前的祖先那樣）去重視與認識。看似沒有變化的太陽，實際上非常活躍：它有著不斷翻騰的大氣層，變化的時間尺度從數秒到數個世紀不等。
　　其中有些過程即使離地球甚遠，例如太陽閃焰（solar flares）與日冕巨量噴發（coronal mass ejections）都會影響到地表上人類的生活，因為這些現象會造成人造衛星的損壞，導致通訊網路的癱瘓，甚至讓電力系統跳電、故障。因此，作為人類這樣的物種，就有必要來認識我們的恆星與地球之間的關聯。
　　太陽造就了現今的一切，如果它當時誕生成一顆稍冷或稍熱的恆星，你現在就沒機會讀到本書了。
　　太陽的直徑大約是地球的100倍，而體積則是約為地球的100萬倍（100x100x100，譯註：體積為長度的三次方），地球繞行太陽的距離，也約為太陽直徑的100倍。儘管上述的數字相當龐大也具有重要意義，太陽的質量在銀河系2,500億顆恆星中仍接近於平均值而已，而且出乎意料的平凡。
　　在天文觀測上，其他銀河系中的恆星在我們看來僅僅是一個光點，而太陽最主要的優勢便在於可以就近觀察，科學家得以利用從無線電到伽馬射線波段的各種望遠儀器，在一分鐘內獲得許多高解析度的資料。因此，科學家們正逐漸開啟通往宇宙的大門，對於太陽這顆最近的恆星的研究成果，也能應用在其他的恆星上。
　　本書接下來所介紹的太陽，會帶給你耳目一新的感受，我們將探索古代科學家理解太陽的心路歷程，以及重現太陽在遠古先民生活中所扮演的角色。直到本書結束，你會了解許多有關太陽的物理過程與原理，從內部的核融合到表面的噴發現象，並且將這些知識應用到其他遙遠的恆星、系外行星。
　　最後，你也可以成為觀測太陽的一員，我們將會提供如何在舒適的家中，造訪美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration，NASA）以及歐洲太空總署（European Space Agency，ESA）的天文臺，或是從自家院子觀測太陽。無論想在普通的晴天觀測還是打算追逐日全食，這本書都能滿足你的需求。
　　歡迎來到太陽的世界！

文章試閱

好想看極光……但小心電器故障
極光觀測在人類歷史上由來已久，但通常僅限於接近極區的高緯度地區，然而在1859年9月1日的這天晚上，一場史無前例的大範圍極光秀，在夜空中以難以置信的樣貌呈現，令所有的目擊者印象深刻。
當這場極光秀開始時，北美洲正值夜晚時分，北極光的目擊者所在的位置中，最南方遠達佛羅里達州、古巴與墨西哥，甚至是哥倫比亞。當夜晚隨著地球自轉橫越太平洋，來到彼岸的亞洲時，夏威夷、日本南部以及中國南方，也都有人見證了當地首次的極光。
歐洲在9月2日迎來夜晚時，極光已經有所消退，但是較高緯度的地區依然可以見到。南半球的澳洲北部，也見證到同樣令人印象深刻的南極光。這次的極光現象，不只地理範圍上達到前所未有的廣闊，實質強度也是超乎想像，其明亮的程度遠勝過滿月月光，當時在科羅拉多州洛磯山脈上的工人，甚至將窗外的極光誤認為日出而準備開始上工。
儘管歐洲人錯過這場極光秀最壯觀的部分，但是也經歷許多同等怪異的事情。1859年最尖端的科技結晶是電報機，它是一臺笨重的機器，能藉由電話線將訊號傳送到接收者的電報機上，這時人類還未發明電話，因此電報僅能傳送文字訊息而非聲音。
當美洲的夜空正在經歷極光，同時正當9月2日白天的歐洲，開始發生各種關於電報機的異常現象：許多在關機狀態下，甚至已經拔除電源的電報機，依然持續發送或是接收電報，在這種沒有供電的情況下依然運作的電報機⋯⋯簡直就是鬧鬼了；而其他原先正在運作的電報機則出現火花，讓電報員遭受一些小規模的電擊。甚至包括維基百科條目在內，更是認為電報機曾爆炸起火，然而這種說法因為缺乏可靠的歷史證據，並未獲得證實。
我認為人們即使沒有目睹電報機爆炸，也會覺得這是個有趣的故事，畢竟電報機靈異的出現訊號，就已經非常奇特而且引人入勝了（即使少了視覺震撼）。
當聽聞發生盛大的極光現象以及機器奇怪的行為後，理查．卡林頓立即認為這兩者有所關聯，即使受限於當時知識，他無法得知任何造成這種現象的物理機制，卻仍然堅信地球上這些異常的現象，與他僅僅一天前觀測到的太陽明亮特徵有關。
卡林頓的發現，使人類首次知道太陽表面的活動會影響人類在地球上的生活，也同時發現「太空氣象」（space weather）的存在。
這些由卡林頓觀測到的現象所引起的異常情況，包含極光與儀器故障，最終都以他的名字命名為「卡林頓事件」（The CarringtonEvent）。

磁暴可能造成重大的經濟損失
當地球磁場受到太陽活動而出現變化時，就可能會出現磁暴。其原理是當帶有明顯南向磁場的日冕巨量噴發（coronal mass ejection，以下簡稱CME。太陽電漿的爆發現象，會將大量電漿拋射到太陽系的其他地方，也能抵達地球）或是高速太陽風流，在地球晝側影響磁層，造成地球夜側發生磁重聯的現象。
當地球磁場在經歷磁暴而產生變化時，地球上的長距離導線就會出現明顯的感應電流。不幸的是，我們的電力輸送線、電報線與鐵路供電系統，正是這種長距離的導線。
在1859年卡林頓事件期間，即使沒有人為輸送電流，地磁變化在電報線中產生的電流足夠大，使得電報機獲得明顯的電報訊號。
對正在運作的電報系統而言，額外的電流出現使得系統過載，導致電報機出現火花並電擊操作人員。
普遍來說，當快速變化的電場出現時，如果電子元件沒有抵抗的設計，就會遭受許多損害。在我們的居家環境當中，快速的開關電器，或是電器忽然發生故障，都可能會導致開關跳脫或保險絲熔斷，這樣的設計是為了避免家中電力系統產生永久性的損壞。
在磁暴期間產生的電流，會明顯大於吹風機造成短路的電流。更不幸的是，我們現代生活中有大量的電器，因此要擔心的問題，遠多於當年的卡林頓事件。
在太空中，我們日常生活中所依賴的人造衛星，如果身處在磁場變化劇烈的區域，就可能出現超出其設計範圍的感應電流，引發暫時的故障或永久性的損傷。
而在地面上，火車供電設施中，長達數公里的直條電纜（十分良好的導體），也會因為磁場劇變而引發類似的技術故障。
此外，磁暴引起的電場也會在其它地方生成額外的電流，例如在電力輸送網中，電纜與變壓器等設備本身就已經帶有電流，當額外的電流出現，就可能造成許多元件損壞。
如果變壓器損毀，可能造成局部地區出現數小時至數天不等的停電狀況。在1989年時發生的一場CME，就造成加拿大東海岸的電網癱瘓了13個小時，使得數百萬人無電可用。
就如同極光出現在極區一樣，磁暴所帶來的負面影響，在地球兩極的區域也最為明顯。

差點引發美國與古巴的戰爭
X光會傷害身體，因此人在一生當中都應盡可能減少暴露在X光當中。
　　幸運的是，地球的大氣層會吸收X光，因此太陽閃焰發出的X光不會抵達地球表面，但也正因為吸收了X光的能量，大氣的外層就會升溫而膨脹。雖然大氣層外圍的升溫不會影響地表的溫度，卻會影響我們的通訊系統，這是因為要傳送遠距離的無線電訊號，必須藉由外圍的大氣層（譯註：稱為電離層）來反射無線電波，為不同地點之間的衛星、船舶與飛機提供通訊服務。
當太陽閃焰（當太陽表面的磁場發生磁重聯，使得大氣當中的電漿升溫、粒子獲得加速和產生耀眼光芒的現象）發生時，如果地球的外圍大氣層因X光影響而膨脹，就會使得無線電波難以有效傳播，這種現象稱為「無線電中斷」（radio blackout），而最嚴重的區域則是在地球的晝側。
在無線電中斷的期間，應用無線電波傳送訊號的技術將難以正常運作，甚至會完全停擺。對於執行軍事行動和救災而言，了解無線電通訊在何種情況下會失效，是至關重要的事情。
例如2017年的9月分，艾瑪颶風重創加勒比海時，地球恰巧遭受一系列大型太陽閃焰的影響，出現無線電中斷的情況，導致救援受到阻礙。
無線電中斷如果發生在國防軍事上，使得決策者無法判斷這究竟是來自太空氣象，抑或是敵方陣營的干擾攻擊，將可能導致非常嚴重的後果。
在古巴飛彈危機最嚴峻的1967年，美國的追蹤系統因為太陽活動而導致無線電中斷，當時軍方的初步判定認為這是敵方進攻的前奏，所幸美國在下令報復反擊之前，科學家意識到這是太陽的傑作，而非敵人的行動。為了避免產生誤判而導致無法挽回的嚴重後果，這件事情也成為美國挹注經費在研究太空氣象的轉捩點。
全球導航衛星系統（Global navigation satellite systems，GNSS），例如由美國營運操作的全球定位系統（Global Positioning System，GPS）的通訊，也是藉由通過大氣層的無線電波來傳遞。
在太空氣象發生劇烈事件的期間，人造衛星的訊號將受阻而無法傳達到地表，雖然乍聽之下，生活中失去GPS訊號不需要大驚小怪，但是許多領域如航空、船運、急難服務、大型自動化農業生產或採礦，都依賴GPS來運作。
大規模的無線電中斷相當罕見，衛星定位導航的技術從發明至今，我們還沒有經歷過大規模的中斷事件，不過小規模的中斷事件則時有所聞，影響許多倚賴無線電科技的專業用戶。

在家就能下載太空資料
自從2010年美國國家航空暨太空總署NASA的太陽動力學探測器（SDO）發射後，它每分鐘內都會以10種不同波長的濾鏡分別拍攝太陽數次，並將獲得的4K解析度影像傳回地球，至今幾乎未曾間斷過。
SDO上所搭載的大氣成像組件（AIA），能觀察太陽光中不同波長的影像，而不同波長的陽光則會反映出太陽不同分層的狀態。
其中標示濾鏡所對應的光波波長，以埃（angstrom，符號為Å）為單位，1Å相當於0.1nm。
有些濾鏡允許一條以上的發射譜線通過，因此拍攝的影像也會同時反映出多種的溫度。
這些影像主要的使用者，是太陽物理學研究員以及太空氣象預報員，然而一般民眾也可以輕鬆取得SDO的觀測結果，這是由於SDO與多數NASA的太空任務一樣，經費都來自於納稅人，而美國的政策則認為取之於公眾的經費，成果就應當開放給公眾共享，因此這些科學任務所獲取的影像與數據，所有人使用都可以使用。
至於其它的航太機構，如歐洲太空總署（ESA）與日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）也有類似的政策。
事實上，多數的太空任務所獲取的資料都不是影像，然而太陽則是一個例外，AIA 9個不同通帶（passband）下的影像，雖然你會看到各種鮮豔的色彩，但是這並不是太陽的真實顏色，這是因為拍攝的波段大多屬於紫外線，而人眼本來就無法看見而不會有所謂「真實」的顏色，因此NASA只是利用顏色來區分不同濾鏡的影像。

行銷計劃

推薦者
國立清華大學天文研究所特聘教授、中華民國天文學會理事長╱江國興 審定
中大壢中地球科學教師、天文社指導教師╱黃慧春
前氣象局局長╱鄭明典