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汽水中的氣泡

為什麼打開汽水瓶時會有嘶嘶聲？為什麼汽水瓶被打開時會有氣泡？為什麼氣泡似乎從一些特定點位釋放出來？我可以在什麼地方看到成核現象？請仔細觀察一杯汽水，所有氣泡都是同樣大小嗎？它們的分隔距離是否一樣？

為什麼打開汽水瓶時會有嘶嘶聲？汽水含有已溶解的二氧化碳。汽水瓶頂的空間亦充滿二氧化碳，其氣壓是大氣壓力的兩倍以上。當氣體被釋放時便會發出嘶嘶聲。為什麼會有氣泡？當汽水瓶被打開時，其內部的氣壓便會減低。溶解在液體內的二氧化碳會轉化為氣體，形成氣泡。如果你細心地觀察一杯汽水，便會發現氣泡似乎從一些特定點位釋放出來。為什麼呢？那些特定點位可能是（一）玻璃杯上的小裂縫，或（二）玻璃杯邊或飲品內有雜質。它們通常會是一些凹坑或裂縫，分佈於多個位置（稱為成核位置），氣泡容易形成。除了上述位置，氣泡不會在其他地方形成。為什麼呢？氣泡是氣體受液體包圍，所以有一表層分隔氣體和液體，而這表層需要能量才會形成（記得肥皂泡實驗時所學的「表面能量」嗎？）。例如，你折斷一枝粉筆便會產生出兩張新表層。這需要能量，雖然所需的能量並不多。成核位置有助氣泡形成。除此之外，我可以在什麼地方看到成核現象？在雲裏。除非大氣中存在灰塵或微粒，一般不會形成雲。雲就像汽水中的氣泡，但情況相反。雲是由空氣中的小水滴匯聚而成，而氣泡則是液體中形成的小氣團。水滴和氣泡均需要成核位置才可形成。你也可在實驗室的雲室裏觀看到此現象。當α粒子、β粒子或γ射線等電離輻射通過雲室，水滴便會圍繞著離子（作為成核中心）形成。雲室是用於研究放射活動的。你想到其他成核過程的例子嗎？你可以把想法電郵致[email protected]給我們。請仔細觀察一杯汽水，所有氣泡都是同樣大小嗎？它們的分隔距離是否一樣？不是。你很容易看到它們大小不一，分隔距離也不是不變。你可以看到氣泡之間的距離，從形成點起便穩定地增長，而氣泡也會上升時變大。你能解釋這些現象嗎？寫給我們吧（電郵：[email protected]）。練習把一些鹽灑進汽水裏，會出現什麼情況？這現象與上述的討論有何關係？

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00395-bubbles-in-a-soft-drink-part-i.html

tc

汽水中的氣泡(二)

為什麼汽水中的氣泡會變大？為什麼氣泡之間的距離會增長？

為什麼氣泡會變大？雖然氣泡在玻璃杯中上升時，周圍的水壓會逐漸減少，令氣泡膨脹，但由於從玻璃杯底至水面的距離其實很短，水壓的變化不是太大，所以這不是氣泡變大的主要原因。談到主要的原因，先要問問大家還記得上期提過氣泡需要成核位置才可形成嗎？原來除了玻璃杯上的小裂縫和汽水的雜質可作為成核位置外，氣泡本身在上升途中也會成為其他溶解於汽水內的二氧化碳的成核位置，新形成的氣泡與舊氣泡聚合在一起，便變成更大的氣泡。這個過程在氣泡上升的途中會不斷發生，所以氣泡會不斷變大。為什麼氣泡之間的距離會增長？由於氣泡的密度比周圍的汽水低，氣泡會上升，而浮力會隨著氣泡變大而增加﹝阿基米德定律﹞。另外，氣泡上升時會與周圍的汽水磨擦，這股向下拖曳的力量亦會隨著氣泡變大而增加。雖然這兩股方向相反的力都會同時增加，但浮力比向下拖曳的力增加得較快，所以氣泡最終仍會向上繼續加速，令氣泡之間的距離不斷增加。註：如果想知道更多有關這方面的資料及數學解答，請參考: Shafer, Neil E.; Zare, Richard N., October 1991: Through a beer glass darkly. Physics Today, Volume 44, Issue 10, pp.48-52

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00394-bubbles-in-a-soft-drink-part-ii.html

tc

瞇眼的科學

為什麼瞇上眼睛時會看得較清楚？為什麼在陽光下能看得更清楚？

為什麼瞇上眼睛時會看得較清楚？如果你有近視或遠視，瞇上眼睛時（即眼睛差不多合上時）會看得較清楚。這可以從中學課本的光線圖解釋。近視的情況下：物件會在視網膜上形成模糊不清的影像，而不是聚焦成一點。當瞇上眼睛時，朦朧的情況便減少：同樣在遠視的情況下：以上原理亦解釋了用相機拍照時，縮小光圈會得到較清晰的影像。同樣道理，針孔攝影機能拍到非常清晰的影像。這是否說明為什麼在陽光下能看得更清楚？是。在陽光下眼睛的瞳孔會因虹膜收縮而變細（即光圈縮小），形成較清晰的影像。當光線暗淡時，虹膜擴張，影像便變得模糊。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00392-the-science-of-slit-eyes.html

tc

喝水的物理

當喝瓶裝水時，是什麼原理導致那些氣泡聲？水會在開始時還是近結尾時流得快些？瓶子完全倒置時還是傾斜時，水流得快些？什麼是倒水最快的方法？

當喝瓶裝水時，是什麼原理導致那些氣泡聲？喝瓶裝水時，由於瓶底向上，水會向下流出，瓶底頂部便會出現真空。因為瓶外的氣壓，空氣會從瓶頸進入瓶內並形成氣泡。由於水繼續流出，更多氣泡升起。這兩種交替的過程循環出現便會產生咕嚕聲。水會在開始時還是近結尾時流得快些？水會在開始時流得快些，因為當時的水壓最高。瓶子完全倒置時還是傾斜時，水流得快些？這實驗在廚房或浴室進行較方便。結果與我們的經驗符合。水在瓶子傾斜時流得快些。這避免了因氣泡浮升而阻塞水的通道，產生咕嚕情況。什麼是倒水最快的方法？最快倒水的方法是將瓶子傾斜及沿瓶軸方向旋轉。倒水前把水瓶旋轉便能製造漩渦。這樣水便會貼近瓶邊，方便空氣從中間進入，咕嚕情況不會出現。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00391-the-physics-of-gurgling.html

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「咖啡或茶」的科學

為什麼一滴咖啡會在桌上留下棕色的環？為什麼茶包在熱水中會脹大？什麼是成核位置？

為什麼一滴咖啡（或茶）會在桌上留下棕色的環？一杯咖啡（或茶）裏有很微小的棕色物質。一滴咖啡也是一樣。咖啡滴落在桌上，會向不同方向散開。當遇上障礙物，如桌面上的微小和看不見的刮痕或溝時，液體便會停止擴散。從側面看，水滴的中央最厚而邊緣最薄。當蒸發時，由於邊緣的液體最少，它會最先變乾。這會使水滴體積收縮，可是因為有表面摩擦力，水滴邊緣會被桌面黏住，水滴的覆蓋面並沒有因蒸發而減少。所以有更多液體會從中央移向邊緣，帶來更多棕色物質。由於蒸發持續，更多棕色物質滯留在邊緣，直至所有液體消失，最後形成一個棕色的環。這現象是否與表面張力有關？以上解釋是經科學家詳細的數學計算得來的。他們發現其原因是蒸發作用。可見表面張力並非原因，而其間接作用只是出現於液體表面弧度較大的地方。這些地方蒸發較快，原因是水分子周圍由於分子數目較少而引力較小。反過來說，平坦的表面由於周圍的分子較多，表面引力較大。棕色的環同樣出現在桌布上。這亦可用蒸發過程（而非表面張力）來解釋。為什麼茶包在熱水中會脹大？最主要的原因是茶包裏的空氣膨脹。回想中學教科書裏的氣體定律︰體積會隨絕對溫度（即攝氏溫度加273度）上升。所以當溫度從室溫（如攝氏25度或絕對溫度298度）上升至水沸點（攝氏100度或絕對溫度373度），茶包裏的空氣體積便會膨脹373/298倍，即約1.25倍，亦即是增加百分之二十五。由於茶包的纖維會鎖住一些水分，有效地把空氣密封在茶包裏，導致溫度上升時茶包脹大。當水煮沸時，另外的作用是茶包裏的茶葉會成為很好的「成核位置」，方便蒸汽的氣泡形成。如果你觀察水在玻璃容器中煮沸的情況，可以留意到蒸汽泡只從玻璃容器壁的一些特定位置如細小的裂縫或破口釋放出來。這些便是成核位置。汽水亦有類似效果，請參閱﹕「汽水中的氣泡」。所以在沸水中，茶包脹大主要原因有二︰一是空氣膨脹、二是茶包裏多了蒸汽。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00390-science-in-coffee-and-tea.html

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膝蓋可否用來預測天氣？

天氣與痛症的關係已經過許多研究，尤其是風濕病患者，有些研究顯示高濕度和低氣壓與痛症和關節梗硬有關係。但是，至今仍未能客觀地完全將兩者扯上關係。

風濕病患者常說他們的膝蓋可以預測天氣，是真的嗎？天氣與痛症的關係已經過許多研究，尤其是風濕病患者，有些研究顯示高濕度和低氣壓與痛症和關節梗硬有關係。但是，至今仍未能客觀地完全將兩者扯上關係。例如，風濕病患者並沒有因為沐浴或游泳而發作更多或更甚。另外，病患者坐飛機時似乎能夠容忍風暴接近時的氣壓變化。如果是這樣，甚麼引致痛症？由於天氣與風濕痛症未有必定關係，引致痛症的原因仍然未能解釋，眾說紛紜。以下姑且聽聽其中兩個解釋：一：天氣令已經受傷的韌帶腫起來，令圍繞著關節的神經感覺痛楚。二：關節之間的空氣因外間氣壓降低而膨脹，令神經產生痛楚的訊息。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00397-weather-forecasting-knee-does-it-exist.html

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水過鴨背

只要符合足夠水深的要求，這條「尾巴」的形狀和角度不受波動源頭的質量、速度或地點影響。因此，不論是渡海小輪或鴨子，在世界不同角落的水面上遺下的尾跡均受同樣的角度限制。

大家有否留意，鴨子在水面游動時，會在其尾隨的位置留下長長的波紋(如圖一)? 這些波紋的形狀遵從特定的物理規律，並以其發現者命名為「開爾文1尾流」。鴨子利用足蹼撥動水向前進時，水同時會對足蹼作出反作用力(根據物理學上的牛頓第三定律)。並在水面造成一系列包含不同頻率的波動，如拋石頭進水裡產生的漣漪。不同頻率或波長的波動在同一介質中（在這裡是水）以不同的速度傳播，這現象稱為頻散。由於頻散的關係，鴨子前進時所引起的各波動群組會以不同的速度移動。由於不同頻率的波動互相干擾，產生疊加或抵消作用，整個群組的主體會以一個群體速度(簡稱「群速」)前進，波紋因而出現(見圖二實線部分)。當鴨子前進時，會不斷產生波紋，若在足夠水深情況2，群速剛好是波速的一半，利用幾何學及微分可以算出角度的最大值約為19.5度。這就是波紋走向與鴨子移動方向之間夾角的上限。只要符合足夠水深的要求，這條「尾巴」的形狀和角度不受波動源頭的質量、速度或地點影響。因此，不論是渡海小輪或鴨子，在世界不同角落的水面上遺下的尾跡均受同樣的角度限制(如圖三)。鴨子在江面暢泳會產生尾流，這些優美的波紋其實隠藏着水流速度及方向的急劇轉變。大氣中的運動同樣能產生尾流，在極端的情況下甚至會對航機升降構成無形的威脅。且留待下次再談。備註： [1] 威廉 • 湯姆森(1824-1907)，英國科學家，獲封第一代開爾文男爵。 [2] 嚴格來說，波動須為「深水重力波」，其中水深要求大於波長的數倍或以上。

2013年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/aviation-and-marine/aviation/00387-in-the-wake-of-a-duck.html

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為什麼海浪拍岸時總是與海岸平行？

我們知道海浪主要是由風引起的。但風並非常常向著海岸方向直吹，在海洋上可以有不同方向的風。我們在岸上看到的浪，是那些向我們方向移動的浪，我們不會看到其他方向的浪。因此我們看到的浪一般都不是筆直地移近，它們是以一個斜角度移向海岸線的。問題是當海浪移近岸時，怎麼會改變方向，變為與海岸平行？

為什麼海浪拍岸時總是與海岸平行（不論海岸線的方向）？我們知道海浪主要是由風引起的。但風並非常常向著海岸方向直吹，在海洋上可以有不同方向的風。我們在岸上看到的浪，是那些向我們方向移動的浪，我們不會看到其他方向的浪。因此我們看到的浪一般都不是筆直地移近，它們是以一個斜角度移向海岸線的。問題是當海浪移近岸時，怎麼會改變方向，變為與海岸平行？假設浪從某一角度移近，而海岸線位於它的左面。左面部份的浪會接觸到淺水的地方和海岸底部。因受到摩擦力的影響，這部份的移動速度會減慢，海浪的中部及右面部份則會以原來的速度移動。因此浪會左轉，移向著海岸。當浪的中部及右面部份接觸到淺水時，它們亦會因摩擦力而減慢速度。所以，總的來說，整個浪會向左轉，直至它與海岸平行。海浪近岸時會受到同一的摩擦力效應而分解。海浪移近岸時，其底部的移動速度會減慢，頂部會因此超前並塌下來，碰擊之下產生一道浪花。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00232-why-are-waves-always-parallel-to-the-shore-on-approaching-the-seashore.html

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過冷﹙卻﹚和過熱

當被加熱至沸點或以上的水未能轉變為蒸汽，沸騰被延遲，便會「過熱」的狀態。液體被冷卻至其凝固點以下，但環境中缺乏有利凝結過程發生的「凝結核」時，液體便不會凝結成固體。這現象稱為 「過冷卻」或「過冷」。

也許大家都聽說過，不要嘗試用微波爐煮沸食水，以免發生危險。這其實涉及一名為「過熱」的物理現象。一般來說，當物質被加熱至其沸點便會產生「相變化」，由液態轉變為氣態。以水為例，純水在常氣壓下的沸點是攝氏100度，但由於表面光滑的容器，如玻璃杯，和微波爐內 相對靜止的加熱環境不利氣泡的形成，被加熱至沸點或以上的水未能轉變為蒸汽，沸騰被延遲，因而處於「過熱」的狀態。當「過熱」的水受到外來擾動，如加 入砂糖或以茶匙攪拌，便有機會觸發沸騰。突然產生的蒸汽氣泡能使熱水四處飛濺，造成危險﹙圖一﹚。相反地，當液體被冷卻至其凝固點以下，但環境中缺乏有利凝結過程發生的「凝結核」時，液體便不會凝結成固體。這現象稱為 「過冷卻」或「過冷」。過冷﹙卻﹚的水其實能夠在大氣中自然出現。大氣中對流層的溫度隨高度遞減，視乎緯度而定，溫度一般在離地面3至5公里的高度已下降至 攝氏零度或以下。這與中、高雲出現的高度相約。如在該高度缺乏懸浮粒子或既存的冰晶作「凝結核」觸發水滴凝結成冰晶的話，溫度低於攝氏零度的「冷雲」內 的水分可於過冷﹙卻﹚狀態存在﹙圖二﹚。實驗結果更顯示懸浮在空氣中的過冷﹙卻﹚水滴可在低至攝氏零下四十度的環境下維持液態！

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00473-supercooling-and-superheating.html

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大氣折射對日出日落時間的影響

日出日落是每日地球自轉而導致太陽的上邊緣出現及消失於地平線上的現象。日出日落時間除了取決於觀測日期，以及觀測者的位置、高度及時區外，亦會受地球大氣層對太陽光線的折射效應所影響。

日出日落是每日地球自轉而導致太陽的上邊緣出現及消失於地平線上的現象。日出日落時間除了取決於觀測日期，以及觀測者的位置、高度及時區外(見文章「度日如年」)，亦會受地球大氣層對太陽光線的折射效應所影響。大氣層密度是不均勻的，越高空越稀薄，這會令太陽光通過大氣層時發生連續折射，產生曲向地面的現象(圖一)。當我們逆著折射光線的方向看，觀測到的太陽(即太陽的視位置)比實際位置變高了。因此我們看到太陽剛升起時，它的實際位置還在地平線以下(見圖二(a))。同樣道理，當我們觀看日落時，看到太陽降至接近地平線時，它的實際位置已經在地平線以下(見圖二(b))。那麼大氣折射對日出日落時間會有多少影響呢? 當日出或日落時，太陽頂部的光線到達地平線(見圖三)，太陽實際中心的仰角平均約為-0o50'[1] (負數為地平線以下)，其中的-0o16'是太陽的視半徑[2]，而餘下的-0o34' 則是平均大氣情況的折射效應[2]，後者在視覺上會令日出提前，而日落則延後。以香港為例，受大氣折射的影響，觀測到的日出及日落時間比沒有大氣折射效應的情況分別提早及推遲2分鐘左右。事實上，香港天文台公布的日出日落時間中已經包含了大氣折射等因數，用戶無需大費周章自行計算。

太陽

2017年8月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00493-effect-of-atmospheric-refraction-on-the-times-of-sunrise-and-sunset.html

tc

甚麼是「行星視運動」？

從天球的北極觀看太陽系內的行星，會發現所有行星都以逆時針方向圍繞太陽公轉，這些行星運動的平面稱為「黃道面」。

從天球的北極觀看太陽系內的行星，會發現所有行星都以逆時針方向圍繞太陽公轉 (圖一)，這些行星運動的平面稱為「黃道面」。從地球上觀看，行星在天球上靠近「黃道」運行。黃道是太陽在天球上運行的路徑。行星的出沒規律跟它相對於太陽的視運動有關，這視運動亦因該行星是否較地球更接近太陽(內行星)或更遠離太陽(外行星)而異。水星和金星是太陽系中的內行星，它們比地球更接近太陽。火星、木星、土星、天王星和海王星是太陽系中的外行星，它們比地球較遠離太陽。從地球上觀看，太陽與某一顆行星之間的角度稱為「距角」。距角為0度時稱為「合」，90度時稱為「方照」，180度時則稱為「衝」。對內行星來說，發生「合」時若它處於太陽與地球之間稱為「下合」，若它處於太陽背着地球的另一面稱為「上合」。當內行星在傍晚時份跟隨太陽之後在太陽的東面出現，內行星便在東距角的位置。當內行星在晨早時份早於太陽在太陽的西方出現，內行星便在西距角的位置(圖二)。由於內行星和地球的軌道都是橢圓形而不是圓形，故此內行星的最大距角並非定值。水星的最大距角介乎18度至28度之間，而金星則介乎47度至48度之間。內行星發生「下合」時，它或會顯現為一黑點在太陽的圓面上橫過，這稱為「內行星凌日」現象。由於內行星圍繞太陽公轉的軌道與地球的軌道並不是在同一平面上，「內行星凌日」現象並不是每年都會發生。外行星「衝」時，它最接近地球並顯得最為明亮。行星「合」時，外行星會受太陽光所影響而看不到(圖三)。

行星

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00405-apparent-motion-of-planets-explained.html

tc

甚麼是彗星？

彗星是比較細小的星體，由冰塊、塵埃及氣體所組成。彗星是太陽系中的小成員，它們以偏心率較大的橢圓形軌道環繞太陽運行。

彗星是比較細小的星體，由冰塊、塵埃及氣體所組成。彗星是太陽系中的小成員，它們以偏心率較大的橢圓形軌道環繞太陽運行﹝見圖一﹞。呈現二百年以下週期的彗星稱為短週期彗星。著名的哈雷彗星週期為76年。歷史上人類曾多次觀測到哈雷彗星，上次觀測到哈雷彗星是1986年。有些彗星不是週期性地接近地球故只曾被觀察到一次。週期彗星約佔所有已知彗星的4%左右。彗星的結構彗星大致上由彗核、彗髮及彗尾所組成﹝見圖二﹞。彗核被彗髮所包圍，而兩者合稱為彗頭。有些彗尾很長而且相當光亮，是彗星最顯眼的部分。彗核又稱為「穢雪球」，因為它主要是由冰塊所組成，並且夾雜了少許塵埃。當彗星接近太陽時，太陽的熱力會蒸發彗核內的冰塊，形成煙霧狀的氣體包圍著彗核而形成彗髮。彗尾通常包括直長的「氣體彗尾」和彎曲的「塵埃彗尾」。彗尾的長度可以相差很大，有些彗尾很短，而較少見的長彗尾可以劃破天空的幾分之一。註：流星和流星雨

流星 · 彗星

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00402-what-is-a-comet.html

tc

甚麼是「木星衝」？

木星衝前後數星期，木星會相當明亮，其亮度達 -2.5視星等，這是觀測木星及其表面大紅斑的理想時間，觀星人士亦可同時觀測木星最大的四顆衛星，分別為木衛一「艾奧」、木衛二「歐羅巴」、木衛三「加尼未」及木衛四「卡利斯托」。

外行星「衝」外行星環繞太陽公轉的軌道在地球軌道的外圍，距離太陽較遠。火星、木星、 土星、天王星和海王星都是太陽系中的外行星。當外行星、地球及太陽三者連成一直線而地球在外行星與太陽之間時稱之為「衝」，若地球及外行星分別位於太陽的兩側便稱之為「合」(見圖一)。外行星「衝」時最接近地球，這是觀測外行星的理想時間。木星衝木星是太陽系中最大的行星，亦是從太陽向外排列的第五顆行星。木星表面上的彩色條紋及在赤道附近的大紅斑是木星的特徵。木星環繞太陽公轉的周期約11.86年，中國古時曾以木星每年在天球上的位置來計算年份，與十二地支相對應，因此木星又稱為歲星。木星衝現象約每399天出現一次。上次木星衝在2004年3月4日發生。木星是除金星外最光亮的行星。2004年3月4日木星衝前後數星期，木星會相當明亮，其亮度達 -2.5視星等*，這是觀測木星及其表面大紅斑的理想時間，觀星人士亦可同時觀測木星最大的四顆衛星，分別為木衛一「艾奧」、木衛二「歐羅巴」、木衛三「加尼未」及木衛四「卡利斯托」。如配備40倍或以上望遠鏡觀測木星效果將較理想。*視星等表示星體的亮度。暗星的視星等值會是較大的正數，越亮的星體其視星等值越小。最光亮的星體其視星等會是負值 (太陽及滿月時的視星等分別為 -26.8 和 -12.5 ) 。在郊外晴朗的夜晚，肉眼可觀看到最暗的星其視星等約為 +6。相關連結： - 美國太空總署 - 香港天文學會

行星

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00406-what-is-opposition-of-jupiter.html

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甚麼是「五星匯聚」？

當水星、金星、火星、木星和土星這五顆行星移至太陽的同一面，從地球上觀看它們同一時間在夜空上出現，這現象稱為五星匯聚。五星匯聚出現的時間並不規則，每次匯聚中五顆行星的相對位置亦會不同。

水星、金星、火星、木星和土星是太陽系中五顆最光亮的行星，這五顆行星以不同週期圍繞太陽公轉，從地球上觀看，它們沿著黃道附近移動。當這五顆行星移至太陽的同一面，從地球上觀看它們同一時間在夜空上出現，這現象稱為五星匯聚。五星匯聚出現的時間並不規則，每次匯聚中五顆行星的相對位置亦會不同。相關連結： - 2015年天文台網誌「五星拱照賀新禧」 - 2022年天文台網誌「行星匯聚」

行星

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00407-what-is-parade-of-the-five-planets.html

tc

甚麼是曙暮光？

甚麼是曙暮光?民用曙暮光、航海曙暮光和天文曙暮光有什麼分別？

民用曙暮光指黃昏時從日落至太陽中心移到地平下6度的一段時段或晨早太陽中心由地平下6度上升至日出的時段。航海曙暮光及天文曙暮光分別為太陽中心在地平下12和18度至日出及日落至太陽中心在地平下12和18度的時段。太陽在不同俯角的照明度無法準確描述，況且照明度同時受到其他因素，如月光及天氣狀況等的影響。大致來說，在民用曙暮光期間，如果沒有燈光照明，一般的戶外活動將較為困難，但對於那些祇需認清物件輪廓的大規模操作來說，光線還是足夠的。這時候最光亮的行星及恒星（一等亮度）肉眼可以看見。天文曙暮光標記著除了月光和星光外，再沒有其他的自然光的黑夜的界限。航海曙暮光的照明度則在前兩者之間，在這段期間雖然再不易清楚辨認地平線，但物件的一般輪廓仍可見到。需要顧及事物細節的活動不能進行。所有較為光亮的星星都可以見到。

其他

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00408-what-is-twilight.html

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「度日如年」

透過天文台網頁「互動版太陽路徑圖」，只需輸入日期、時間及經、緯度，便可以顯示太陽的位置及當天的太陽路徑。夏至的太陽路徑最彎最長，白晝的時間亦最長，而冬至的太陽路徑最直最短，白晝的時間亦最短。

「日出而作，日入而息。」是大部份人一天的作息規律，不過地球上有些地方白天黑夜交替的週期並非一日，而是長達一年！透過天文台網頁「互動版太陽路徑圖」（1），只需輸入日期、時間及經、緯度，便可以顯示太陽的位置及當天的太陽路徑。圖一(a)至圖一(d)分別是香港在春分、夏至、秋分和冬至（2）呈曲綫型的太陽路徑，夏至的太陽路徑最彎最長，白晝的時間亦最長，而冬至的太陽路徑最直最短，白晝的時間亦最短。在北極(北緯90o)，由於地球轉軸傾斜約23.44度，從春分開始，太陽開始升離地平線，並貼近地平線作低空轉圈（圖二(a)）；由春分到夏至，太陽在空中的轉動會逐漸升高至23.44度的仰角（圖二(b)）；夏至過後，隨著秋分漸近，太陽又會漸漸地轉圈降至地平線（圖二(c)）；由春分到秋分是北極點長達半年太陽不落的「長晝」；秋分後，太陽長期在地平線下，北極點進入長達半年、太陽整天不見的漫漫「長夜」（圖二(d)）。地球另一端的南極點（南緯90o），情況與北極剛剛相反，從春分至秋分是「長夜」，從秋分至下一個春分是「長晝」（圖三(a)至圖三(d)）。一般概念上，白晝和黑夜合稱為一日。不過對於身處極地的人來說，一年中有半年是白晝，半年是黑夜，如果白晝加黑夜才是一日，那果真是「度日如年」！註： (1) 「互動版太陽路徑圖」 - https://www.hko.gov.hk/tc/gts/astronomy/SunPathDay3_ue.htm (2) 二十四節氣的日期及時間資料 - https://www.hko.gov.hk/tc/gts/astronomy/Solar_Term.htm

其他

2017年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00489-a-day-that-lasts-one-year.html

tc

月食有長短

每次月食過程的時間都長短不一，這到底是受什麼因素影響呢？本文將運用天文學概念解釋這個現象。

每次月食過程的時間都長短不一，這到底是受什麼因素影響呢？本文將運用天文學概念解釋這個現象。地球環繞太陽公轉的橢圓形軌道稱為黃道，月球圍繞地球公轉的橢圓形軌道稱為白道，這兩條軌道的平面相交成兩個約為５度的黃白交角（圖一上方）。當滿月的時候，月球越接近黃白交點便越容易發生月食。當整個或一部分的月球進入地球本影時，便會產生本影月食（詳細解釋請參看《月食的成因》）。本影月食分為月全食（地球本影遮蔽整個月球）及月偏食（地球本影遮蔽部份月球）。第一個影響月食長短的因素是月食路徑與地球本影的距離。圖一下方顯示月食時月球相對於地球本影中心的兩個典型路徑。當月食發生在月球較遠離黃白交點時，月球的移動路徑會較貼近地球本影的邊沿，令月球被地球本影覆蓋的時間較短（右邊情況）；若月食發生在月球較接近黃白交點時，月球的移動路徑會較接近地球本影的中心，令月球被地球本影覆蓋的時間較長（左邊情況）。換言之，月食時月球越接近黃白交點，月食過程的時間便越長。第二個因素是地球本影的大小。當地球在近日點（地球軌道距離太陽最近的位置）時，投射到月球附近的本影會較小，令月球被地球本影覆蓋的時間較短（圖二右方）；當地球在遠日點（地球軌道距離太陽最遠的位置）時，投射到月球附近的本影則較大，令月球被地球本影遮蔽的時間較長（圖二左方）。換言之，假設月球與地球的距離不變，地球越遠離太陽，月食過程的時間便會越長。第三個因素是月球被觀察時視覺上的大小。當月球在近地點（月球軌道距離地球最近的位置）時，它在地球上看起來會較大，其通過地球本影的時間便會較短（圖三右方）；而當月球在遠地點（月球軌道距離地球最遠的位置）時，情況則會相反（圖三左方）。換言之，當月球越遠離地球，月食過程的時間也會越長。（為突出效果，所有圖中的天體大小及距離並非按照真實比例而繪製。）

月球

2018年8月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/astronomy/00512-no-lunar-eclipses-are-identical.html

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為何二月特別短？

每年公曆二月只有28或29日，日數較其他月份少，你知道原因嗎？

每年公曆二月只有28或29日，日數較其他月份少，你知道原因嗎？ 相傳在公元前八世紀的古羅馬時代，一年只有十個月，相當於由現時的三月開始，十二月作結，每個月有30或31日，加起來就有304日（圖一）。當中最後四個月的拉丁文分別是September（第七）、October（第八）、November（第九）及December（第十），這幾個名字一直沿用至現代。至於December後的寒冬，當時曆法則不作計算。 根據記載，後來國王努瑪龐皮留斯（Numa Pompilius）提出改革曆法。據說由於「雙數」在古羅馬人心目中屬於不吉利，努瑪龐皮留斯將原本有30日的月份全部改成29日，令該十個月的日數變為298日，同時把過往不計日數的寒冬也納入曆法內，以月相一年大約有12個盈虧周期（共約354日）為全年日數依據，但為免遇上「雙數」，故此再增一日為355日。新加上的57日分配在一月（29日）與二月（28日），成為當時一年中的最後兩個月（圖二）。當時二月是古羅馬的「淨化月」，據說古羅馬人會在這個月處刑犯人或淨化贖罪，因此古羅馬人「不介意」讓二月出現「雙數」日數，結果也令二月變成全年最少日數的一個月。 然而，地球圍繞太陽公轉一圈所需時間約為365.25日。若果一直用這個曆法，月份與季節的偏差便會越拉越遠，造成混亂。到了公元前46年，凱薩大帝（Julius Caesar）決定重新整理曆法，將額外10日加在不同月份，令全年日數增至365日，並規定「每四年一閏」，像2020年般在二月加上一日，稱為儒略曆（Julian Calendar）（圖三）。 但「每四年一閏」原來也會衍成另一個問題，因為地球繞太陽一個圈（更精準地說，兩次春分之間的時間，即「回歸年」），並非剛好365又4分之1 日（365.25日），而是短一點的365.2422日。若果一直「每四年一閏」維持下去，大約每400年就會多出3日左右。因此於1582年教宗格列高里十三世（Gregory XIII）宣佈更改置閏規則，若年份能被100除得盡，但又不能被400除得盡的，就不是閏年（例如1700、1800、1900、2100、2200、2300、…），這樣便可在400年中減少3個閏年，平均一年則長365.2425日，接近回歸年的365.2422日，就是現時世界普遍採用的格列高里曆（Gregorian Calendar），又稱「格里曆」。

2020年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/time-service/00548-Why-is-February-shorter-than-other-months.html

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網絡授時服務的過去與未來

報時服務是香港天文台於 1883 年成立時其中的一項主要任務。多年來，時間科技不斷演變。守時技術從最初運用星體觀測，到1980年開始利用銫原子鐘，以及授時方面從最初使用時間球到利用網絡時間協議來提供服務。從2022年年中開始，網絡時間伺服器將採用新的域名。

對於重視時間觀念的人，準確的時間很重要。而對於特定行業或用戶，穩定和精準的時間信號來源更是必需。很多網絡服務背後亦需要精準的時間作爲基礎，否則隨時可能無法正常運作。自1883年天文台成立以來，提供時間服務是天文台的主要職責之一。多年來，時間科技不斷演變。在守時技術上，早年天文台以帶有精確刻度安裝的小型望遠鏡所組成的中星儀觀測星體來校準時間，隨後在不同年代先後使用擺鐘、石英鐘，及至1980年開始採用銫原子鐘作爲時間頻率基準。在授時技術方面，從最初使用時間球來發佈時間，及後還有無線電廣播，到1999年開始利用網絡時間伺服器來提供授時服務。1980年是香港時間服務的重要里程碑，當年天文台開始利用銫原子鐘作爲時間頻率基準，以銫同位素銫133的原子共振頻率標準來推算1秒，並提供時間量度標準。原子鐘爲網絡時間伺服器提供穩定頻率信號，維持香港標準時間，準確度達每日0.01 微秒或10-8秒以內。天文台亦利用全球定位系統共視方法，向國際度量衡局提供天文台的原子鐘時間數據，參與訂定協調世界時〔Coordinated Universal Time，簡稱UTC〕。究竟網絡時間服務是什麼呢？ 天文台設置時間伺服器讓電腦用戶校對，域名為“stdtime.gov.hk”。2012年推出新的域名”time.hko.hk”爲IPv6用戶提供服務。網絡用戶均可利用這兩個域名，通過網絡時間協議 （Network Time Protocol，簡稱NTP）協定校對其網絡設備的時鐘。NTP是常用的網絡協定，讓網絡設備可通過指定的網絡時間伺服器獲得準確的時間以校準內置的時鐘。視乎網絡質素及速度，準確度可達至幾毫秒。自1985年發布以來，至今被廣泛使用。網絡技術發展迅速，網絡服務更如雨後春筍。近年使用網絡時間伺服器的客戶數目及其服務需求急增，天文台爲此升級了網絡元件和時間伺服器。在2021年透過網絡時間協議 使用天文台授時服務的次數超過910億。要知道怎樣使用這項服務，可瀏覽天文台「網絡時間服務」網頁。隨著互聯網科技繼續進步，可以預期網絡時間服務使用量會持續增長。天文台會繼續留悥最新發展及致力確保提供精準及穩定的授時服務。為優化網絡授時服務作準備，天文台將於2022年年中改用新的域名“stdtime.hko.gov.hk”，並會取締一些已式微的時間協議，善用資源及進一步改善授時服務效率。

2022年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/time-service/00669-Network-Time-Service-Past-and-Future.html

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天文時與原子時

時間標準基本上分為兩類。一類是基於天文學，稱為「天文時」。另一類則以原子振動的頻率作為依據，稱為「原子時」。

時間標準基本上分為兩類。一類是基於天文學，稱為「天文時」。另一類則以原子振動的頻率作為依據，稱為「原子時」。「天文時」是基於經常重覆發生的天文事件而制定的時間，如地球自轉造成日與夜，地球圍繞太陽公轉產生不同的季節等。以往利用日晷顯示太陽位置來測量的時間稱為「視太陽時」。但由於地球按橢圓軌道環繞太陽運行，加上地球自轉軸與地球環繞太陽公轉的平面形成傾角，一年之中太陽的視運動速度都在變化，「視太陽時」的時間長度並不均勻。另一種較有均勻性的「平太陽時」是利用在天球上以均勻速度運動的虛擬太陽來定義的時間，與「視太陽時」的平均相符。國際上，在格林尼治子午線(即經度 0度)的「平太陽時」定為「世界時」﹝UT0﹞，又叫「格林尼治平時」﹝GMT﹞。隨著較為精確的時鐘面世，天文學家發現在不同地點量度的「世界時」出現差別，其後發現這種差別是由於地軸擺動而引起的。各地天文台詳細測量了地軸擺動對「世界時」的影響後，制定了一種稱為 UT1 的新時標修正這種差別。「原子時」是基於原子振動的頻率而制定的時間。原子頻率標準的研究顯示，銫-133原子振動的頻率非常穩定和均勻，可以利用這個特性來定義「秒」。一九六七年第十三屆國際度量衡會議通過了一項決議，採納銫-133原子振動的「秒」代替以天文觀測作為「秒」的定義，從而制定「原子時」 (TAI) ，作為一種國際參照的時標。由於受到大氣運動及其它地球物理現象的影響，地球的自轉速度並不平均，而且更逐漸減慢，天文時標定義的一秒比標準的原子鐘時間的一秒稍長，一九七二年初遂引入一種稱為「協調世界時」﹝UTC﹞的折衷時標。「協調世界時」在一般情況下遵從原子時標，但在有需要時加進閏秒，務求與天文時標的差距保持在 0.9 秒以下 (圖一)。「協調世界時」是現時世界通用的民用時間標準，由國際度量衡局根據全球50多個授時機構及時間實驗室內300多台原子鐘數據，按照各原子鐘的穩定性以加權平均為基礎定岀「協調世界時」(圖二)。一九七二年一月一日開始香港採用「協調世界時」作為法定時間標準。香港天文台是香港的官方授時機構，透過每日誤差少於百萬分之一秒的銫原子鐘 (圖三) 提供授時服務，並利用高準確度的時間傳輸系統和全球定位系統共視方法，定期與國際度量衡局交換時間數據，以維持香港標準時間，和參與訂定「協調世界時」。

2013年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/time-service/00409-astronomical-time-and-atomic-time.html

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今夕是何年？

中國以干支紀年已有二千多年歷史。一般情況下，現今社會都不太關注干支紀年的細節，但每次農曆新年將至，這事情都會成為華人圈中的一個熱門話題。究竟農曆年的干支是在立春抑或正月初一進行交替呢？

今年2月4日立春，友人問：「今夕是何年?」我直覺地回答：「2018年是也」。原來嚴肅一問，背後目的是考考我對中國曆法以天干地支（簡稱干支）紀年的認識。同事黃偉光先生於早前通過《天氣隨筆》向市民介紹了「農曆年的干支交替」[1]，大家可以到天文台網頁重溫。筆者在此摘錄重點，並附加一些相關內容。天干有10個序號，由甲至癸；地支有12個，從子到亥[2]。兩組各自循環排序，一天干配一地支，形成60個干支組合，以甲子為首，癸亥終結，每年賦予一組干支，60年一個循環。中國以干支紀年已有二千多年歷史。一般情況下，現今社會都不太關注干支紀年的細節，但每次農曆新年將至，這事情都會成為華人圈中的一個熱門話題。以公曆2018年為例，二十四節氣中的立春在2月4日，而正月初一則在2月16日，究竟農曆年的干支是在立春抑或正月初一進行交替呢？香港天文台作為香港編算曆法的官方機構，素以正月初一香港標準時間零時零分作為農曆年的干支交替時刻。翻查歷史，早於《史記‧天官書》已有記載：「正月旦，王者歲首；立春日，四時之始也。」大意是正月初一是官方一年的首日，而立春為四季之始。在此，略為介紹農曆系統之中年、月和節氣的關係。根據月球的盈虧，一個農曆月有29或30日，約相當於接連兩次新月或兩次滿月相隔的日數。這些規律屬於陰曆部份，即使沒有先進時計，老百姓也可以觀察月相的變化（即新月->上弦->滿月->下弦->新月）來計算日子。農曆年的週期比較複雜，一個平年有12個月，閏年則有13個月，多出的一個月稱為「閏月」。而二十四節氣則是按照地球環繞太陽公轉的規律所定，屬於陽曆部份，一個週期對應一個「回歸年」，並簡易地劃分了季節，以立春點為春季之首，為古代農耕和日常生活提供指引。明顯地，陰、陽曆兩部份沒有直接關聯，一個「回歸年」也比12個農曆月加起來長，但為了協調兩曆，農曆以冬至過後的第二個農曆月（不計閏月）的朔日為正月初一，即一年之首，並採用十九年七個閏月的安排。百多年來，社會普遍採用公曆，官方鮮有就農曆標準作出詳細指引。坊間有很多按照各自需要與喜好而編印的曆書，例如部份星相命理愛好者，主張以過立春點為年份的干支交替，與官方曆法明顯不同。中國政府於2017年5月12日發布了標準文件《農曆的編算和頒行》，內裡提及農曆年的起始定義及其他編算法則，與香港天文台沿用的法則一致。為方便市民參考，天文台網頁已提供1901至2100年之間的公曆與農曆日期對照表，網址為 https://www.hko.gov.hk/tc/gts/time/conversion.htm

2018年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/time-service/00506-what-year-is-it-today.html

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農曆曆法解說

曆法是為了配合人們日常生活的需要，根據天象而制訂的計算時間方法。在中國，農業向來是經濟的命脈，而農業依賴曆法以計算季節的更替，因此中國採用的曆法又稱為農曆。

曆法是為了配合人們日常生活的需要，根據天象而制訂的計算時間方法。在中國，農業向來是經濟的命脈，而農業依賴曆法以計算季節的更替，因此中國採用的曆法又稱為農曆。根據月球環繞地球運行所訂的曆法稱為陰曆；根據太陽在不同季節的位置變化所訂的曆法稱為陽曆；農曆是涵蓋月球運行規律及太陽位置變化的陰陽曆。農曆的基礎是「回歸年」和「朔望月」。「回歸年」是太陽接連兩次通過春分點所需的時間，即365.2422日(365日5小時48分46秒)。「朔望月」是月球接連兩次朔(新月)或兩次望(滿月)相隔的時間，即29.5306日(29日12小時44分3秒)。對古時一般生活需要來說，以月相的變化(即新月>上弦>滿月>下弦>新月)來計算日子是比較方便的方法。農曆以朔為每個月的開端，這時月球和太陽的黃經相等，日食發生時必定是朔。月食發生時必定是望，這時月球和太陽的黃經相差180度。由於12個「朔望月」只有354.3672日，跟「回歸年」的365.2422日相差超過10日，把相差累積起來便成為閏月。早在公元前五、六百年的春秋時代，中國曆法便採用十九年七個閏月的安排。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/time-service/00413-the-chinese-agricultural-calendar-explained.html

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中國古今天文曆法的官方機構

中國沿用多年的農曆，是一套陰陽合曆的曆法，因此，對於掌管天文曆法的古代官方機構來說，首要工作是測定和計算回歸年及朔望月的起始時刻與長度，適時安插閏月，編制曆書，敬授民時。

中國歷代設有掌管天文曆法的官方機構，秦漢的太史令、隋代的太史監、唐代的太史局和司天台、宋代司天監、元代太史院，以及最為人熟知的明清時期的欽天監[1]。來自德國的傳教士湯若望，是清代最著名的欽天監監正（欽天監最高負責人的官位名稱），他曾替清朝曆法進行大改革，現行農曆法則都是建基於當時的時憲書［圖一］。歷代官方機構名稱雖有不同，但工作性質相似。觀測太陽運動周期而推算的曆法稱為陽曆，農曆的回歸年和廿四氣屬於陽曆系統；觀測月球（古稱太陰）運動周期而推算的曆法稱為陰曆，農曆的朔望月和四月相，歸於陰曆系統。中國沿用多年的農曆，是一套陰陽合曆的曆法，因此，對於掌管天文曆法的古代官方機構來說，首要工作是測定和計算回歸年及朔望月的起始時刻與長度，適時安插閏月，編制曆書，敬授民時[2]。現今，「天文台」是掌管天文曆法官方機構普遍採用的名稱，例子包括位於南京的中國紫金山天文台及香港特別行政區的香港天文台。香港天文台每年出版的《香港天文台年曆》［圖二］及香港天文台月曆［圖三］，提供天文、潮汐及氣候等重要參考資料。

2015年10月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/astronomy-and-time/time-service/00470-a-brief-history-about-the-authoritative-organizations-for-compiling-calendar-in-china.html

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太空天氣簡介

什麼是太空天氣？什麼是太陽週期？什麼是太陽黑子？什麼是太陽耀斑？什麼是太陽風？什麼是地磁暴？什麼是極光？如何監測太空天氣？

什麼是太空天氣？太空天氣（又稱空間天氣）源於太陽，它一般是指一切太陽活動，包括太陽黑子和太陽耀斑等，以及其為地球帶來的影響。這些活動時刻均會出現不同程度的變化，時強時弱。太陽活動平靜時是「好天氣」；當太陽活動頻繁，可能影響地球上的通訊、導航和電力系統，以及衛星或太空船的運作時，便是「壞天氣」。什麼是太陽週期？太陽活動是有週期性變化的。太陽週期是指大約十一年週期性的太陽黑子數量增加和減少。每一週期是從太陽活動最低潮時算起。太陽週期的排序開始於十八世紀，而現在我們正處於第二十三週期。什麼是太陽黑子？太陽黑子是太陽表面上的陰暗區域，一般成群出現。它擁有很強的磁場，而其溫度則較其它地區低。太陽黑子的數量通常用作太陽活動的指標。在太陽週期高峰時，太陽黑子的數量會明顯增加，多達數百。什麼是太陽耀斑？太陽耀斑是一種劇烈的太陽活動現象。太陽耀斑的出現，與太陽上某處地方急劇地放出電磁波及大量帶電荷粒子（主要是電子）有關。這些電磁波能干擾地球的廣播通訊及無線導航系統，而帶電荷粒子亦能對航行中的太空船和人造衛星構成危險，也會使太空人處於較高輻射環境中。什麼是太陽風？太陽釋放巨大能量。其中部份能量以帶電荷粒子形式高速傳送開去，這便是太陽風。它的移動速度達到每秒數百公里。雖然地球上的磁場能將環繞地球的帶電荷粒子困於其輻射帶（Van Allen belts），一般能有效阻擋太陽風，但在猛烈太陽風情況下它可能受影響而變形，導致地磁暴的出現。什麼是地磁暴？地磁暴起因是由於猛烈太陽風衝擊地球，使地球磁場急速變形而造成的。它能嚴重影響無線廣播及導航系統，癱瘓地上電力供應網絡。在一九八九年發生的猛烈地磁暴，使加拿大魁北克省停電達九小時，有些美國衛星停止服務。在二零零三年十月，太陽上爆發強烈的太陽耀斑，引發近期最嚴重的地磁暴。在紜紜受影響的事件中，地磁暴使日本的一枚通訊衛星短暫停止運作。什麼是極光？極光通常在高緯度的地區出現，它們與太陽風引致的地磁活動有關。當來自太陽的帶電荷粒子（主要是電子）與地球大氣層的空氣粒子碰撞，產生不同顏色的光，這便是極光。極光的形狀取決於帶電荷粒子的移動方向及磁場的變化，而極光的顏色則視乎大氣層的空氣粒子狀況。氧能釋出綠光及紅光，氮則釋出紫紅色光和藍光。如何監測太空天氣？由於太空天氣源於太陽，世界多國的太空天氣中心均使用特殊的衛星及望遠鏡來監測太陽活動。我們會在下一期進一步探討。其他相關網頁 [1] 國家空間天氣監測預警中心 [2] 美國太空天氣預報中心

2004年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00415-space-weather-an-introduction.html

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太陽為什麼可以產生恆常穩定的能量輸出光和熱？

太陽擁有大量氫元素，可以長期供給太陽核心區域持續不斷地進行核聚變，產生大量的能量。太陽能夠穩定地產生巨大能量，是由於太陽的重力、氣體壓力和輻射壓力的互相調節，保持平衡和穩定所得到的結果。

太陽如何可以產生這麽多的能量呢？ 太陽離地球那麽遠，卻可以長年累月不斷發光發熱，讓地球生物可以延續生命，新生不息。太陽是一個巨大氣團，絕大部份是氫氣，因此擁有大量氫元素供核聚變產生大量持續不斷的巨大能量。核聚變是什麼？ 核聚變，又稱核融合，也叫熱核反應。它是一個核反應過程，把兩個或以上的較細小的輕原子核結合成為一個較重的原子核。由於部份質量在核聚變過程中轉換成為能量，因此所產生的較重原子核比原先輕原子核的總質量略小。所以根據著名物理學家阿爾伯特 · 愛因斯坦﹙Albert Einstein﹚的質量與能量轉換公式﹙E=mc2﹚，核聚變能產生巨大能量。氫彈引爆時所釋放出的巨大能量就是由核聚變所產生的，是一個把質量轉換成能量的好例子。太陽產生能量的核聚變反應是以什麼模式進行？ 美國物理學家（在德國出生）漢斯 · 貝特﹙Hans Bethe﹚的研究指出，在非常明亮的恆星，最重要的核反應是「碳-氮循環」；而在太陽和相對較為暗淡的恆星，核反應主要是「質子-質子﹙氫核-氫核﹚鍊式反應」。因為漢斯‧貝特在核反應理論的貢獻，特別是關於恆星產生能量的發現，他獲得了1967年的諾貝爾物理學獎。為什麼核聚變不容易發生？ 由於原子核有質子帶正電，各個原子核之間存在靜電作用力，互相排斥。在高温狀態下，粒子從熱運動中獲得必需的動能，用於克服靜電排斥力，以便能夠達到近距離互相碰撞。原子核相碰提供了融合的機會。但粒子碰撞之後可以分開，不一定結合發生核聚變。且原子核之間的相碰有很多都只是彈性粒子碰撞，有緣瞬間相聚而無份融合的。另外，按照「伽莫夫窗口﹙Gamow window﹚」有關實現核反應的能量要求顯示，粒子或原子核的動能要高但亦需限制在一定範圍之內才有利於核聚變發生和進行。在甚麽條件下核聚變才可發生？ 除了合適的高溫條件，在高密度狀態下，原子核互相碰撞的次數或機會率會增多。因為只有很小部份碰撞能成功產生核融合，所以核聚變需要在高温和高密度狀態下才能發生。是否整個太陽都處於核聚變反應之中？ 太陽是一團巨大氣體，總體質量很大。由於重力作用，越接近太陽中心，壓力越大。所以太陽核心區域是處於高度壓縮的狀態下，密度和温度很高，可以產生核聚變。但在太陽的表層，密度小很多，温度也較低，不利於產生核聚變。所以核聚變主要在太陽的核心深處或核心附近區域出現和進行﹙圖1﹚，而不是普遍地在整個太陽發生。太陽為什麼可以恆常產生巨大的能量，穩定地發出光和熱？ 太陽擁有大量氫元素，可以長期供給太陽核心區域持續不斷地進行核聚變，產生大量的能量。太陽能夠穩定地產生巨大能量，是由於太陽的重力、氣體壓力和輻射壓力的互相調節，保持平衡和穩定所得到的結果﹙圖1﹚。例如當核反應變慢，產生的能量減少，溫度下降，太陽的氣團會收縮，導致太陽核心區域的密度和温度增加，以加快核融合反應。另一方面，若核反應變快，產生的能量增多，太陽的氣團會膨脹，降低太陽核心區域的密度和温度，使核融合反應變慢。因此太陽的核融合反應可以有秩序地進行，消耗氫元素，穩定地提供能量發出光和熱。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00418-why-can-the-sun-persistently-produce-energy-for-the-stable-output-of-light-and-heat.html

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太陽黑子活動與磁極反轉的關係

太陽的南北磁極大約每隔11年反轉一次，初時的磁北極後來會變成磁南極，而初時的磁南極後來會變成磁北極；大約每22 年經過二次磁極反轉，太陽的磁北極和磁南極便會回復原本的位置。

什麼是太陽黑子？ 太陽黑子是在光球層（太陽的可看見表面區域）上比周圍太陽表面較暗的一些區域。太陽黑子看起來比較暗是因為其溫度比周圍低。其實，他們是非常光的。太陽黑子會持續數小時至數個月。太陽黑子會隨著太陽自轉圍繞太陽表面移動。太陽黑子往往一雙一對或成群出現。太陽黑子的形成是與太陽的磁場擾動有關聯的。什麼是太陽黑子活動週期？ 太陽黑子出現的數量有週期性變化。在週期內，太陽活動由低潮進入高潮時，黑子數量增多，黑子數量出現最多的期間或年份，也是太陽活動最活躍的時期，太陽磁暴經常出現，稱為「太陽活動極大期」；然後太陽活動再由高潮進入低潮時，黑子數量減少；黑子數量出現最少以至沒有黑子出現的期間﹙以年份計﹚，也是太陽活動相對地最安靜的時期，稱為「太陽活動極小期」。一個太陽黑子週期通常是指，從一個「太陽活動極小期」開始，至下一個「太陽活動極小期」到來時結束的一段期間。這段時間前後持續大約是11年，便是太陽黑子活動週期。什麼是太陽磁極反轉週期﹙太陽磁場活動週期﹚？ 太陽的南北磁極大約每隔11年反轉一次，初時的磁北極後來會變成磁南極，而初時的磁南極後來會變成磁北極；大約每22 年經過二次磁極反轉，太陽的磁北極和磁南極便會回復原本的位置。因此，太陽的磁極反轉或磁場逆轉週期是大約22年。太陽的磁場為什麼會改變？ 在太陽自轉的期間，太陽表層內出現的磁力線會隨著旋轉。太陽的物質是流體，不是一個固體，沒有如地球的堅硬岩石地殼。太陽的自轉速度隨太陽緯度增加而減慢，即旋轉速度在接近南北極地區時較少，稱為差動自轉現象(differential rotation)。太陽在赤道自轉一周的週期大約是25日，而在緯度60度自轉一周的週期則較長，大約是29.3日。由於太陽旋轉速度的差異，內藏在太陽赤道附近的磁力線的旋轉速度也最高；初期在太陽沿著南北經向方向的磁力線會漸漸卷曲或扭曲起來，磁場因此跟著產生變化。太陽黑子活動發展有什麼特徵？ 在太陽黑子週期開始期間，太陽黑子往往在太陽北南半球30至35度附近出現。以後，太陽黑子會傾向在太陽較低緯度地區出現。接近太陽黑子週期完結期間，太陽黑子可在太陽南北半球5度附近出現。太陽黑子常常是一對或成群地出現的，是在一個雙極磁區﹙bipolar magnetic region﹚內，帶有強力磁場，出現在扭曲的太陽表層磁力線內。如果其中一個黑子是磁南極，另外一個黑子便是磁北極。兩個黑子由環形弧狀的強力磁力線連接著。太陽黑子初時是一前一後出現的，兩個黑子的東西方向連線大致上與赤道平行。在前面﹙相對太陽自轉方向﹚的一個黑子﹙p，前導黑子﹚一般較大而較為明顯，壽命也較長。在太陽北半球，前面的一個黑子會傾向靠近太陽赤道，在後面的一個黑子﹙f，尾隨黑子﹚會傾向靠近太陽北極。同樣，在太陽南半球，前面的一個黑子亦傾向靠近太陽赤道，在後面的一個黑子則傾向靠近太陽南極。太陽黑子的數量會隨著太陽活動變得活躍而增加。喜(Joy)定律和黑爾(Hale)定律 太陽黑子對或太陽黑子群因前導黑子較尾隨黑子靠近赤道而傾斜，傾斜角度隨緯度增加而增加。太陽黑子對的傾斜現象稱為喜 (Joy)定律。太陽活動極小期以後，新太陽黑子週期的黑子在高緯度地區出現，在北半球和南半球展現相反的磁場極性。隨著週期的進展，在南北半球出現的太陽黑子平均緯度穩定地降低，太陽黑子將較接近赤道出現，而它們的磁場極性沒有改變。然而，在下一個太陽黑子週期形成的太陽黑子，它們的磁場極性會倒轉。這個太陽黑子磁極倒轉現象由美國天文學家黑爾(G.E. Hale)發現，稱為黑爾(Hale)定律。太陽黑子活動與太陽磁極反轉有什麼關係？ 巴布科克(Babcock)的太陽磁場週期模式（圖1）解釋了這個關係。在太陽活動的活躍最盛期間﹙太陽活動極大期﹚，太陽黑子之間的凸出環形管狀磁力線成長增大後會與黑子斷裂分開，再與太陽外面附近的磁力線重新聯繫連接，在太陽外面整合成獨立的磁力線循環回路，使磁力線重聯。另一方面，太陽裡的磁力線和黑子群的磁力線會經過中和互相抵消減弱及重新連接，使磁力線重聯而漸漸組織成新的太陽磁場和南北磁極。因此，太陽黑子活動和太陽磁場重組逆轉是有關聯的。若果把太陽磁場變更計算在內，那麽太陽黑子活動週期便應該是大約22年。

2010年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00424-the-relationship-between-sunspot-activity-and-the-reversal-of-the-suns-magnetic-polarity.html

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替太陽驗身──立體素描

美國太空總署在四月底發放了第一批太陽的三維照片，是由兩艘STEREO太空船 (Solar Terrestrial Relations Observatory)聯合拍攝的。三維的太陽照片就像替太陽做身體素描，有助科學家了解太陽的複雜物理和更快更準確地預測太空天氣。

美國太空總署在四月底發放了第一批太陽的三維照片，是由兩艘STEREO太空船 (Solar Terrestrial Relations Observatory)聯合拍攝的。三維的太陽照片就像替太陽做身體素描，有助科學家了解太陽的複雜物理和更快更準確地預測太空天氣。STEREO太空船於2006年10月底發射上太空，它們的運行軌道跟地球相似，一艘走在地球前面，一艘走在地球後面，相隔約45度，就跟人眼差不多，產生深度感，令影像有立體感覺。要看太空船拍攝的三維太陽照片，需觀看立體電影的特製眼鏡。在太空總署的網頁有教大家怎樣自製3-D立體眼鏡，不妨試試看。要看三維太陽照片：https://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/stereo3D_press.html想知 STEREO 是甚麼：https://www.nasa.gov/stereo自製3-D立體眼鏡：https://stereo.gsfc.nasa.gov/classroom/glasses.shtml

2007年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00416-body-checking-the-sun-3d-images.html

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太陽耀斑的由來

磁場的磁力線從太陽表面向上伸延至日冕，並呈拱型環狀，這些環狀磁場困著極高溫的氣體，氣體溫度達一千萬至四千萬度，這高溫使氣體釋出遠紫外線輻射和X-射線。但困在磁場中的能量是怎樣轉化成光和熱呢？

太陽表面不時會有太陽耀斑的爆發。耀斑是一種劇烈的太陽活動現象，與太陽上某處急劇放出電磁波及大量帶電荷粒子（主要為電子）有關。但是，形成耀斑的物理機制是甚麼呢？自發展了先進的儀器後，太陽便被密切監視著。科學家發現太陽耀斑通常在接近黑子附近爆發，這個地方有比較大的磁場。科學家們普遍認同耀斑爆發釋出的能量是儲存在磁場中，磁場的磁力線從太陽表面向上伸延至日冕，並呈拱型環狀，這些環狀磁場困著極高溫的氣體，氣體溫度達一千萬至四千萬度，這高溫使氣體釋出遠紫外線輻射和X-射線。但困在磁場中的能量是怎樣轉化成光和熱呢？在這方面的研究直至2002年美國太空總署發射了「高能太陽光譜影像衛星」拍攝到詳細耀斑影象後，才取得突破。美國太空總署的天體物理學家霍爾曼博士的研究，揭露太陽耀斑實在是磁場重聯的後果。磁場重聯是磁力線突然重組的現象。霍爾曼博士和他的同事仔細研究從衛星拍下來的照片，發現當磁力線斷裂重組時，有像氣泡的等離子體從太陽射出，而耀眼的光芒是等離子體加熱和電子加速射向太空的X-射線。

2006年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00420-origin-of-solar-flare.html

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太陽上壯觀的煙花匯演

美國國家航空暨太空總署﹙NASA﹚的太陽動力學天文台（SDO）人造衞星在2011年6月7日記錄了太陽表面一次壯觀、短暫而不尋常的爆發事件。這是在一個太陽耀斑閃亮爆發後所呈現的一次太陽表面噴發現象。

一宗太空煙花事件的介紹 美國國家航空暨太空總署﹙NASA﹚的太陽動力學天文台（SDO）人造衞星在2011年6月7日記錄了太陽表面一次壯觀、短暫而不尋常的爆發事件。這是在一個太陽耀斑閃亮爆發後所呈現的一次太陽表面噴發現象。以下的描述是參考2011年7月11日的「NASA科學新聞公佈」。為什麼這種煙花是「暗黑」的？ 爆發的威力把大量等離子體﹙電漿﹚噴發到日冕空間（太陽的大氣）。這些等離子體在日冕空間散開，像強烈火山噴發的灰燼和熔岩下墜，返回太陽表面。由於等離子體的溫度比太陽表面低，因此顯現出來的亮度比周圍的物質暗。 爆發的原因是什麼？ 太陽耀斑爆發是由一捆管狀的不穩定磁力線所引發。磁力線管充滿了來自太陽表面以下較冷的等離子體，當磁力線管斷裂時，儲存的大量能量被釋放，引起了爆炸，等離子體向四周濺起及噴灑，形成一團團暗黑的漿液和多條騰空飛翔的墨帶。我們還可以觀測到什麼呢？ 一團團的等離子體漿液猶如行星一樣大，很多比地球還要大。在太陽引力的影響下，它們像炮彈般升起和下墜。由於等離子體漿液是由帶電粒子組成，受到太陽磁場的操控，其中一些像導彈般直奔飛向數十萬公里遠的太陽黑子群附近，撞落太陽表面，產生猛烈爆炸。SDO也檢測到一個源自太陽耀斑爆發位置產生出來的衝擊波。它就像一個太陽海嘯，傳播橫越超過半個太陽，過程中震波在太陽磁場上掀動了無數磁力線和磁力環。對地球有沒有引起任何不尋常的太空天氣呢？這次爆發也產生了顯著的「日冕物質拋射（CME）」活動，大量物質從太陽往外釋放。CME基本上是一團磁化的電離氣體雲，由高能粒子組成，以高速散播。但由於這團CME的傳播軌跡避開了地球，因此並沒有造成不良的太空天氣，影響宇航員的安全，或人造衛星、電訊系統和地球上電力供應的操作。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00421-spectacular-fireworks-show-on-the-sun.html

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衝擊波

太陽風通常以每秒幾百公里的超音速速度移動。太陽風碰撞如地球的行星時，在地球附近產生一個弓形的衝擊波，稱為「弓形衝擊波」或「弓形震波」。

子彈以高於聲音的速度移動，在彈頭前會形成一個弓形的衝擊波（圖1）。同樣，飛機以超音速飛行時也會產生衝擊波，導致隆然震耳的「音爆」巨響。橫渡湖泊的遊艇或賽艇也會產生弓形的衝擊波（圖2），叫作舷波。當艇移動更快時，舷波會增大。在相同原理下，高速急流沖過物體時也可以產生衝擊波，而在太空中可以找到一個例子。太陽風通常以每秒幾百公里的超音速速度移動。圖3顯示太陽風碰撞如地球的行星時，在地球附近產生一個弓形的衝擊波，稱為「弓形衝擊波」或「弓形震波」。強烈的太陽風令地球的磁層變形，變成像一條尾巴的模樣（參閱圖4）。另一個衝擊波的例子是帶電粒子在如水的媒介中移動得比光快時出現。散發出來的光是光衝擊波，稱為「切倫科夫輻射」。（參閱『自然的奇跡 -「切倫科夫輻射」是什麼？』）

2009年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/general/00419-shock-wave.html

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太空天氣的影響

太空天氣的影響

人類受到太空天氣（請參閱太空天氣簡介）影響的範疇很廣泛。以下，讓我們一同討論一下這些影響。對人造衛星和太空船的影響身處太空的人造衛星和太空船會直接受到太空天氣的影響。輻射的增加及地磁暴（即地球磁場急速變形）的出現，會導致地球上層大氣的擾動，例如空氣密度的上升，從而使衛星和太空船在航行時受到的阻力大增，航行速度因而減慢，甚至軌道亦會改變。它們的使用壽命也會因此而縮短。由於太空設備的運作及維修成本極高，因此營運機構或公司對此高度重視。太陽釋放出來的帶電荷粒子會撞擊衛星和太空船，使它們受到直接的破壞。衛星和太空船的電子儀器亦可能積聚電荷，導致電場在它們之間形成。若放電情況出現時便可能損毀電子系統，影響衛星和太空船的運作。在一九九八年五月，太陽活動釋放出大量電子。此時，美國通訊衛星Galaxy-4失效，四千五百萬客戶的傳呼服務因而停止。這次事件很可能是由於衛星內電子儀器間放電所引起的。對人體的影響因惡劣太空天氣而來的強烈輻射會影響人類的DNA或生物分子的複製。太空人若沒有適當的遮蔽或保護，極高輻射的環境可能會對其健康有致命性的損害。在太陽活動高峰期，在高空飛行也可能導致較高劑量的輻射。對通訊、導航及定位系統的影響在長距離通訊上，大多數通訊系統利用電離層來傳遞無線電訊號。太陽耀斑放出的電磁波會引致電離層急劇變化，干擾無線電訊號，大大降低通訊的質素。航海和航空界的導航系統使用低頻率訊號來測量船隻或飛機的位置。強烈的太陽活動會引致導航器的資料混亂或錯誤，使船隻和飛機無法測量其正確位置。對輸電系統及輸油管的影響地磁暴（即地球磁場急速變形）會使輸油管及電纜產生電流。流量計可能會受到干擾，使數據失誤；管道的腐蝕速度亦可能會增快；電力網絡上的不正常電流可能使變壓器因過熱而燒毀。在一九八九年發生的猛烈地磁暴，使加拿大魁北克省電力輸送纜的變壓器毀壞，導致電力中斷達九小時。請按此處瀏覽<<太空天氣簡介>>

2004年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00425-effects-of-space-weather.html

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火星旅程和宇宙輻射

從《火星救援》到《全面失控》，地球旁邊那顆既枯燥又冷漠的紅星一直都是科幻電影迷熱衷的幻想世界，當中不少人也希望有朝一日能親自一睹火星的真面目。

從《全面失控》到《火星救援》，地球旁邊那顆既枯燥又冷漠的紅星一直都是科幻電影迷熱衷的幻想世界，當中不少人也希望有朝一日能親自一睹火星的真面目。這夢想隨著中美歐多次無人探測器跟火星車成功登陸而扎根，人類登陸火星逐漸成爲了下個各地引頸期盼的目標。更有雄心壯志者已經在探索未來大型火星移民計畫的可能性。但事實上，火星探索是否真的可以那麽順利呢？考慮到火星缺乏一個能夠阻擋帶電粒子的全球磁場，而且火星大氣層比地球的薄得多，對地表的輻射屏蔽作用小，如長時間在火星地面停留與勘察確為一項艱巨的任務。據輻射評估探測器數據顯示，火星表面的宇宙射線平均劑量率為每天0.67毫希沃特。此外，在前往火星的途中，平均宇宙射線劑量率為每天1.8毫希沃特，已經接近在地球上每年吸收的天然本底輻射劑量（大約2毫希沃特）。從2013年美國太空總署好奇號偵測器的測量顯示，180天的去程、500天的地表勘測、180天的返程，這三個階段的總輻射劑量大致相同（圖一）。但以上劑量研究並沒有涵蓋太陽粒子事件（圖二），或火星地面輻射差異（圖三）等特殊情況。科幻電影《流浪地球》也有提及過太空輻射對宇航員的威脅，宇航員一旦遠離太氣層，便會曝露於多種電離輻射，包括來自銀河系的宇宙輻射、太陽發出的質子和電子、被地球磁場困在范艾倫輻射帶 裏的質子和電子、中子等。根據太空旅程的時間作估算，宇航員在單次任務的輻射劑量已可能遠遠超過100毫希沃特，對健康造成長遠影響。面對輻射的挑戰，人類應該如何應對呢？目前人體器官輻射劑量測量技術已經提升並得到廣泛應用，這可以幫助建立更全面的輻射安全評價方法以發展新的防護技術，例如人體模型(Phantom Torso)（圖四）、光線追蹤科技、聚乙烯纳米複合物料與水牆等，可加强保障宇航員健康和安全，降低旅程中宇航員所吸收的輻射劑量。有賴這些研究與科技的發展，相信未來總有一天，人類能親眼目睹這紅星的光彩。

2023年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00703-Journey-to-Mars-and-Cosmic-Radiation.html

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太空旅行和宇宙輻射

本文介紹太空人在太空任務中所承受的輻射。

隨著科技發展，商業太空旅行不再是遙不可及的事。也許有一天，你我都有機會成為太空人。在闖進太空之前， 先讓我們了解一下宇宙輻射對太空人的影響。在地面上， 地球的磁場和大氣層保護我們，免受太陽粒子或其他來自遙遠超新星的高能量粒子（下稱：宇宙輻射）直接照射。隨著太空船升空，大氣層愈來愈稀薄，地球磁場逐漸減弱，太空人便須依靠太空船的輻射防護物料保護。然而，在重量和燃料限制下，太空船沒有辦法安裝大量的輻射防護物料，例如高密度金屬鉛。再者，面對太空高能輻射，鉛防護層都只能有限度地減弱輻射，無法完全隔絕，因此太空艙內的輻射水平會比地球表面高出數倍至數十倍。另外，在太空艙外進行太空漫步的時候，基於靈活度的考慮，太空衣的輻射防護物會較少，太空人會進一步承受更多的輻射量。 在六七十年代， 阿波羅任務的總任務時間、月球表面任務時間以及太空人的平均輻射劑量均被美國太空總署記錄（詳見表一）[1]。從六次成功登陸月球的公開數據可見，一個太空人執行十日太空任務和五十小時月球表面任務的輻射劑量平均是5.4毫希，毫希是有效輻射劑量的單位，用作評估輻射對人體的影響。值得注意的是太空人在不同任務所承受到的輻射劑量都不一樣。以阿波羅十四為例，雖然月球表面任務時間不是最長，但任務中太空人的平均輻射劑量尤高，達到11.4毫希。阿波羅登月任務的輻射劑量仍未算最高，表二列出其他太空任務的輻射劑量，當中在天空實驗室四號逗留八十七日的太空人的輻射劑量，較阿波羅十四太空人的輻射劑量高出十五倍。雖然宇宙輻射對人體影響的研究數據不多，但宇宙輻射比普遍人工產生的輻射穿透力更強，對人體的影響可能更大。因此科學家需要繼續努力研究更多方法去保護太空人的安全。

2022年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00676-Space-travel-and-cosmic-radiation.html

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太陽活動對地球大氣的影響

如太陽活動變得活躍，對地球大氣有甚麼影響？太陽活動活躍時，地球不會被加熱而導致溫度上升嗎？長時間而言，對地球的氣候有甚麼影響？對香港這麼小的一個城市的天氣又有否影響？

問：如太陽活動變得活躍，對地球大氣有甚麼影響？ 答：太陽活動變得活躍時，太陽耀斑爆發、日冕物質拋射等現象變得頻繁，太陽風中的高能粒子會增多，太陽釋出的極短波輻射(如X-射線、紫外線)也會增多。這些現象對地球大氣層中的電離層影響最大，對地球磁場產生擾動，影響通訊和造成極光。問：太陽活動活躍時，地球不會被加熱而導致溫度上升嗎？答：地球的大氣層有吸收和散射太陽輻射的作用。簡單來說，大氣吸收太陽光譜內不同波段的輻射，但主要吸收長波和極短波輻射，太陽爆發釋出的能量主要是極短波輻射，所以會被大氣高層的氣體吸收，到達地面的輻射量不多，因此對地面的溫度影響微不足道。問：長時間而言，對地球的氣候有甚麼影響？答：曾有研究認為太陽活動較弱時，外太空宇宙射線的粒子能較易到達地球大氣，提供凝結核，令雲較容易產生，令地球溫度降低，增加降雨。但以香港為例，多雨的年份與太陽活動週期強弱似乎沒有關係，加上近年人為氣候變化令問題複雜化，故暫時沒有充份研究證明太陽活動會對地球長時期的氣候有甚麼影響。問：對香港這麼小的一個城市的天氣又有否影響？答：太陽活動多寡，對一個城市的短期天氣而言，應該是沒有關係的。天氣只會跟大氣中不同尺度的天氣系統有關，如高壓脊、低壓槽、颱風等。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00426-effect-of-solar-activities-to-the-earths-atmosphere.html

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大氣對衛星運行移動的阻力

當衛星的軌道低得足以被地球大氣阻力影響時，衛星會減速。一個環繞地球的低軌道衛星，經常要放置在略高於地球大氣層的軌道上，那處幾乎沒有空氣阻礙衛星移動和降低它的速度。

當衛星的軌道低得足以被地球大氣阻力影響時，衛星會減速。一個環繞地球的低軌道衛星，經常要放置在略高於地球大氣層的軌道上﹙圖1﹚，那處幾乎沒有空氣阻礙衛星移動和降低它的速度。例如，哈勃太空望遠鏡（HST）在一個週期為 97分鐘和離地面高度610 公里的低空軌道運行。太陽黑子第24個週期已經在2010年1月開始，太陽活動將逐漸增加。當激烈的太陽活動把強烈的太陽風帶到地球時，地球的上層大氣會變熱升溫膨脹擴大，將一些在低軌道運行的地球衛星包圍住（圖2），對衛星的運動產生較大摩擦阻力。阻力將減低衛星在軌道上的速度，使它離開軌道，並且在地球引力作用下下墜，降低高度，最終在返回地球的旅途中，墮落在大氣層內燒掉。如果衛星有足夠燃料，可提前重新啟動引擎推進，提升高度，以保持它的運行軌道，延長它的工作期限。此外，在更低層的大氣裡，除太陽活動以外，空氣密度和組成，也依當地的時間日夜變更。科學家發現在大氣層內，高度低於200 公里的大氣，密度在夜間較高。因此，運行在非常低軌道的衛星，夜間將會遇到更大的大氣摩擦阻力。

2010年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00427-atmospheric-drag-on-the-motion-of-satellites.html

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太空天氣和極地飛行

極地航機飛越非常高緯度地區﹙>78°N﹚。從20世紀90年代後期開始，飛越北極的主要是往來亞洲和北美之間的長途航機。強烈的太陽活動對在極地飛行中的航機也帶來較高的輻射劑量。

極地航機飛越非常高緯度地區﹙>78oN﹚。從20世紀90年代後期開始，飛越北極的主要是往來亞洲和北美之間的長途航機。極地飛行的數量在過去十年急劇增加。極地飛行不僅節省時間和燃料，亦降低營運成本。在強烈的太陽活動期間，移近地球的太陽風帶電粒子會受困於地球的磁場，並受地球磁場引導到達地磁極地區，這樣間中會造成美麗的極光現象。不過，它對在極地飛行中的航機也帶來較高的輻射劑量 。 經常飛行的飛機師、機組人員和乘客，須作防措施。〔請參考「輻射小知識 - 飛行和宇宙輻射」有關題目的文章〕

2009年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00429-space-weather-and-polar-flights.html

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太陽光在太陽活動週期期間的光譜變化對地球氣候的可能影響

紫外線輻射量遠小於預期，而到達地球的可見光則增加。雖然太陽活動是在下降階段，使地球表面溫暖的可見光卻增加了。光譜的變化似乎已經改變了大氣層內的臭氧分佈。他們指出在2004-2007年期間，在海拔約45公里高空以下的平流層﹙也叫同溫層﹚臭氧濃度減少了，而在此高度之上的大氣臭氧濃度則增加。

直覺和研究結果之間的差異 憑直覺，大多數人會認為，在太陽活動活躍期（如太陽活動極大期），太陽輻射會釋放著更多的光和熱，使地球升溫暖化；在太陽活動減少時，太陽輸出的總能量會減少，則會使地球降溫冷卻下來。然而，倫敦帝國學院的大氣物理學家喬安娜 · 黑格（Joanna Haigh）和她的同事最近最卻發現，太陽輻射影響地球表面氣候的方式恰巧相反，至少在2008年的太陽活動極小期（圖1）之前幾年（2004-2007年，在太陽黑子第23 個週期）的太陽活動衰退時期是這樣的。研究結果刊登在2010年10月出版的《自然》（Nature）期刊上。太陽的光譜變化 他們發現，在這幾年紫外線輻射量遠小於預期，而到達地球的可見光則增加。雖然太陽活動是在下降階段，使地球表面溫暖的可見光卻增加了。光譜的變化似乎已經改變了大氣層內的臭氧分佈。他們指出在2004-2007年期間，在海拔約45公里高空以下的平流層（也叫同溫層）臭氧濃度減少了，而在此高度之上的大氣臭氧濃度則增加。黑格還描述了一種關於臭氧作用的理解︰臭氧對太陽紫外輻射變化的反應，會調節太陽光的「輻射強迫」。臭氧增加可以減少達到對流層頂的太陽紫外線輻射通量，及增加在平流層的紅外線輻射通量。實際影響是淨向下的太陽輻射通量有小量增加。 什麼是「輻射強迫」？ 「輻射強迫」是指由於影響氣候變化的外部驅動強度改變﹝例如︰二氧化碳濃度及太陽輻射輸出等變化﹞，令在對流層頂的垂直光輻照度或太陽輻射通量的淨變化（向下減向上的能量傳遞）。若「輻射強迫」是正數時，進入的能量比逸出的更多，表示地球表面和低層大氣變暖；而「輻射強迫」是負數時，逸出的能量比進入的更多，表示地球表面和低層大氣變冷。在「政府間氣候變化專門委員會」（IPCC）的報告裡，「輻射強迫」被進一步定義為相對於自從1750年（工業化之前的年代）的變化。它通常是以全球的年平均值計算。除了「輻射強迫」外，「臭氧反應」對氣候的可能效應是什麼？ 臭氧不單吸收紫外線而化成熱能，它的溫室氣體特性亦使它吸收從地球表面射往太空的紅外線。臭氧愈多，平流層愈暖；臭氧愈少，平流層（圖2）便變冷。平流層的變化，或有可能間接向下影響到對流層大氣環流的改變，導致產生氣候轉變。可能產生的天氣異常效果 黑格的發現已引起其他科學家的注意，并引發討論。如果太陽活動和與臭氧有關的「輻射強迫」對地球升溫和降溫的影響可以不同步，對流層和平流層調節地球氣候的過程將會是怎樣進行的？另一位科學家（奎恩 · 施梅爾 Quirin Schiermeier）在回應黑格的發現時，重復申述一些氣象學家的一個信念，那就是在太陽活動處於低潮的階段，「阻塞事件」可能會更頻繁地發生。什麼是「阻塞事件」？ 圖3是一個典型「阻塞事件」的情況，顯示了一個由一個阻塞高壓（在極區側）和一個切斷低壓組成的「阻塞系統」。該阻塞高壓附近的高度場形態類似希臘字母Ω（歐米茄）的形狀。切斷低壓是一個完全脫離了高空西風氣流的封閉形冷心低壓。一個阻塞系統是一個緩慢移動或幾乎停留不動的大型天氣系統。在它前面（東面）的高空西風氣流，因為被阻塞系統扭曲了，形成一個形狀顯著起伏的波動氣流或深槽。受這種幾乎停留不動的大型天氣系統和相關深槽支配下的不同地區，地區性的乾燥、下雨、降雪或寒冷天氣可以持續多天。此外，一個阻塞系統的崩潰也會讓大量極寒冷空氣獲得釋放南下。若「阻塞事件」和「阻塞系統」崩潰頻密地出現，發生例如雪災和非常寒冷等地區性極端天氣的可能性將會增加。因此，「阻塞事件」是對流層上部不尋常的高空（例如︰在500百帕斯卡高空）西風急流形態，可以導致寒潮和反常的天氣。由於太陽活動是大約每11年週期循環的，所以對氣候應該不會有長遠的影響。對了解和量化自然氣候的波動，黑格的研究結果也許可以提供一些線索。儘管全球平均氣溫上升，異常凍冷的天氣事件仍有出現 紫外線通量在太陽活動衰退期下降得比預期多，加上在海拔約45公里高空以下的平流層，臭氧減少可能令對流層頂以上的部分平流層（圖2）氣溫下降，會否因此意味著平流層和對流層之間隨後會出現相互作用，引發高空急流異常，導致「阻塞形勢」使極地冷空氣持續南下（圖3），造成地面出現地區性極端天氣呢？最近幾年正是太陽黑子的極小時期，太陽活動處於低潮，一些地區在全球平均氣溫上升的趨勢下，冬季仍有異常凍冷天氣出現，例如於2008年初，發生在中國華南地區的雪災及香港四十年來歷時最長的寒潮（圖4）。由於2008年是太陽活動極小期的一年，與這一年年初的異常凍冷的天氣事件，是否有一些關聯或是否巧合呢？發生在2007年底至2008年中的拉尼娜事件，是否也可能是這一段寒冷天氣事件的另外一個原因呢？... 要更好地了解和解答這些問題，科學家需有更多資料以便進行進一步的研究。

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/effects-of-space-weather/00430-the-possible-effects-on-earths-climate-by-the-solar-spectral-change-in-a-solar-cycle.html

tc

歷代極端太空天氣事件

1859年的一場太陽風暴令當時的電報系統出現了混亂。當年９月１日，英國天文學家理查卡靈頓從他的望遠鏡投射出來的影像上觀察到太陽黑子群中的一次特大爆炸。

由於預計今年(2013年)為太陽活動周期的高峰年，太空天氣備受關注，但究竟太陽的狀態對於身處地球的我們來說是什麼的一回事？在這《歷代極端太空天氣事件》系列，我們會回顧過去一些重大的太陽風暴，並重溫這些事件怎樣影響當時的社會。第一節首先介紹一些關於太陽活動的基本知識。太陽本身就像一球沸騰的熱漿,核心的熱力推動著對流活動。受熱至攝氏5000多度的粒子上升到太陽表面，過程中逐漸失去能量繼而沉回核心。這些下沉的粒子雖然極其量只會冷卻到攝氏3000度左右，但是相對於上升的粒子，溫度顯然較低，因此它們所匯聚的地方看上去比較暗淡，我們稱之為太陽黑子(圖一)。這些黑子標誌着多個對流圈交匯的地方，而當中的帶電粒子匯聚起來會產生較大的磁場。當太陽特別活躍，劇烈的對流活動便會令這些磁場線扭曲而需要重新接駁。在其開合的一剎那，原本被困在磁場線上的粒子頓時會被彈出， 釋放大量輻射。1859：卡靈頓事件1859年的一場太陽風暴令當時的電報系統出現了混亂。當年９月１日，英國天文學家理查卡靈頓從他的望遠鏡投射出來的影像上觀察到太陽黑子群中的一次特大爆炸。這次太陽耀斑拋出了一團高速的帶電粒子，在短短１７小時便到達並干擾著地球的磁場。波動的地磁繼而在電報線上產生強大的電流，使巴黎、首都華盛頓等地的電報站出現火花。通訊線路大多因此需要關閉。由於電子通訊並不像現時這樣發達，電報可說是當時唯一的電子通訊系統，所以受影響的範圍有限。但那次太陽風暴實為其中一次最強的，畢竟單靠望遠鏡的投影都可以見到的耀斑必有一定的強度。而事實上，高能量的太陽粒子可以引起連串的化學反應，在地球大氣中產生硝酸，並沉澱到地面，保存在冰芯當中。有分析顯示卡靈頓事件所對應的冰芯部分，其硝酸含量为500年來最高，表示那次風暴為多個世紀以來最大型的，因此該次太陽風暴事件常被定為屬於最嚴重的情況。若該事件發生在今日，相信對社會的影響會更為嚴重。

2013年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/space-weather-events/00433-extreme-space-weather-events-in-history.html

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二零零五年九月的劇烈太陽活動

一個黑子群(編號808)在二零零五年九月中上旬隨太陽自轉而逐漸面向地球，太陽活動隨即活躍起來，劇烈的太陽耀斑先後在九月七日至十七日內爆發，其中九月七日發生了猛烈的一次，是這個太陽週期(週期23)中最大的耀斑爆發之一。

一個黑子群(編號808)在二零零五年九月中上旬隨太陽自轉而逐漸面向地球(圖一)，太陽活動隨即活躍起來，劇烈的太陽耀斑先後在九月七日至十七日內爆發，其中九月七日發生了猛烈的一次(圖二)，是這個太陽週期(週期23)中最大的耀斑爆發之一。美國GOES衛星上的太陽X射線監測儀(Solar X-ray Imager)在九月十一日開始失效。在失效前，該監測儀記錄了九月一日至十一日一段時間內的太陽表面動畫(來源︰National Geophysical Data Center)，特別留意在九月七日，耀斑爆發點開始從畫面左邊慢慢移向中間，甚為可觀。起初預計當太陽黑子群移到面向地球時，太空天氣會更為惡劣，但幸好黑子群活動有所減弱，最終未有造成很大影響。

2005年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/space-weather-events/00435-intense-solar-activity-in-september-2005.html

tc

太空天氣與地球天氣-從太陽黑子談到2010-2011年之間不一樣的寒冷冰凍季節

2011年初，全球多個地區出現異常天氣。中國、日本和韓國出現異常寒冷冰凍天氣，低溫均破紀錄。此外，俄羅斯乾旱、加拿大和澳洲有洪水。

自1977年以來香港最寒冷的1月 受頻密的冬季季候風補充影響，2011年1月平均氣溫為13.7度，較正常低2.4度，是香港自1977年以來最寒冷的1月份。寒冷冰凍的天氣嚴重影響農作物的收成 2011年初，全球多個地區出現異常天氣。中國、日本和韓國出現異常寒冷冰凍天氣，低溫均破紀錄。此外，俄羅斯乾旱、加拿大和澳洲有洪水。這些天氣災害引致農作物減產，導致小麥價格上漲。這使人們聯想起以下的事情。 太陽黑子與地球氣候 在1801年，英國科學家威廉 · 赫歇爾﹙William Herschel﹚分析了太陽黑子數量（從1650至1800年的觀察）的變化及其影響，根據他的觀察，黑子稀少時雨量變少；正因如此，太陽黑子間接支配倫敦小麥的價格。因此，他試圖把每年的太陽黑子數量與穀物價格聯繫在一起，提出太陽上可見黑子的數量和小麥價格之間出現「反相關」﹙或「負相關」﹚性關係；即在太陽黑子少或沒有期間，小麥失收產量少，價格上漲；而在太陽活動活躍期間，穀物豐收且價格低廉。他相信太陽黑子週期和地球氣候之間可能存在因果關係。這個推測與英國農產量在1798年至1804年太陽黑子數上升期間的改善相符。不過，後來一些熟悉股市的經濟學家跟進他的研究，發現長期的結果顯示這個反相關性影響並非經常出現。2010年初雷丁大學﹙University of Reading﹚的研究結果 邁克 · 洛克伍德﹙Mike Lockwood﹚，是英國雷丁大學﹙University of Reading﹚的太空環境物理學教授。邁克 · 洛克伍德和他的研究小組比較了過去太陽活動的活躍水平，與英格蘭中部過去351年的溫度記錄。這些數據追溯到「蒙德極小期﹙Maunder Minimum﹚」 ﹙參閱第5段﹚的開始。邁克 · 洛克伍德認為太陽活動似乎可以調控阻塞事件。當太陽活動不活躍時，阻塞事件更穩定。在2009-2010年之間的冬季，一個持久阻塞而又扭曲的高空西風急流形態導致歐洲天氣長期冰凍。「阻塞事件」對地球氣候的可能影響已經在 「太陽光在太陽活動週期期間的光譜變化對地球氣候的可能影響」裡解釋過。太陽黑子極少的「蒙德極小期﹙Maunder Minimum﹚」 在1645年至1715年的這段期間，太陽活動極不活躍，太陽黑子長期只有很少或甚至沒有出現，常被稱為「蒙德極小期﹙Maunder Minimum﹚」﹙圖1﹚。在幾乎重叠的一個相近時期，歐洲經歷了一連串嚴寒的冬季，稱為「小冰河時期」或「小冰期」。「小冰期」大約發生在從公元前 1550年（或可能早在1300年）至1850年之間一段期間。在此期間，在北半球尤其是在歐洲，天氣普遍比現時寒冷，氣溫較低，高山冰川的範圍在世界很多地區蔓延擴展；不僅高山，一些低海拔地區甚至也終年積雪或被冰雪封鎖。冷空氣的源頭與南進 地球南北兩極每年都有連續半年時間不見太陽的冷卻期，在極區附近積存大量冷空氣。圖2顯示在2011年1月20日的 500百帕斯卡高空天氣圖，被阻塞的高空西風急流變得異常和極其扭曲的形態，引導大量極寒冷空氣從地球北極移向南面，在鄰近地區造成十分寒冷的天氣；受大陸性氣流影響，北方地區，北風凜冽，寒冷乾燥；當寒冷氣流遇到南方的潮濕空氣時，南方一些地區天氣可能變得大雪紛飛，天寒地凍。在太陽的第24個週期，地球暖化的趨勢會否減弱緩慢下來？ 美國國家航空暨太空總署﹙NASA﹚一個在2001年的電腦氣候模型，再次証明了存在已久的理論，即從 15世紀到18世紀，太陽活動低或靜止，是可能曾經改變了北半球的大氣環流，並在幾個地區，包括北美和歐洲，引發了「小冰河時期」。邁克 · 洛克伍德也表示，過去超過 9000年的數據表明，太陽活動上升往往很慢，由低﹙沉寂﹚到高﹙活躍﹚期間需要超過300年；但太陽活動下降往往會很快，由高到低期間僅需要略多於 100年。目前的太陽活動下降是從1985年開始﹙圖1﹚，現時大約是返回「蒙德極小期」的半路中途。在過去120年，太陽黑子數的前半期比後半期低（圖1），香港天氣的前半期比後半期較冷（圖3）。大約在20世紀70年代，香港的氣溫與太陽黑子數也存在著「正相關」關係（圖1和圖3）。雖然圖1和圖3顯示了香港氣溫與太陽黑子數的某種程度「正相關」關係，但是溫室效應現在仍然是被理解為氣候變暖趨勢的一個重要因素。近幾年，因離剛剛過去的2008年太陽活動極小期不遠，太陽黑子的數量很少，世界各地異常寒冷的冬天也時有所聞。目前第24個太陽活動週期的太陽黑子數量，已經比當初預期的少。而且比較圖1和圖4 ， NASA新近預測太陽黑子數量將會遠低於之前幾個太陽活動週期的太陽黑子數量。若果這種情況持續下去，地球暖化的趨勢在太陽的第24個週期期間，會否減弱緩慢下來呢？要提供更完整和令人信服的答案，後續太陽黑子的觀測和更多研究是極其重要的。必需指出，上面討論的異常寒冷的冬天是指北半球部份地區的情况；地球整體而言仍然是呈暖化的趨勢，2010年更是百多年來有儀器量度温度之後的最暖的一年。

2011年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/space-weather-events/00432-from-space-weather-to-earths-weather-a-discussion-of-the-effects-of-sunspots-on-the-unusually-cold-winter-of-20102011.html

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火星大氣層變薄的啟示

人類多年來一直推測火星有沒有機會孕育生命。火星南北兩極存在可能含有水分的冰冠，地面上亦有看似是經河流侵蝕而形成的山谷。火星早期的氣候可能會較溫暖和潮濕，擁有形成生命的重要條件，相比現時火星寒冷及乾燥的氣候，有很大差別。

美國太空總署在2013年11月開展「火星大氣與揮發物演化任務」（簡稱MAVEN），目的是探究火星大氣層氣體及水分流失於外太空的情況。執行MAVEN任務的飛行器在2014年9月進入火星軌道後，發現火星大氣層受太陽風的侵蝕而變薄，相關的數據顯示太陽風以每秒約100克的速度剝掉火星大氣層的氣體[1]，這大氣侵蝕現象在太陽風暴影響期間更會顯著增強（圖一）。人類多年來一直推測火星有沒有機會孕育生命。火星南北兩極存在可能含有水分的冰冠，地面上亦有看似是經河流侵蝕而形成的山谷。火星早期的氣候可能會較溫暖和潮濕，擁有形成生命的重要條件，相比現時火星寒冷及乾燥的氣候，有很大差別。MAVEN計劃顯示火星缺少了全球磁場，其大氣層因此受到太陽風的侵襲，促使氣體流失。火星地面氣壓少於10百帕斯卡[2]，[3]，約是地球海平面壓力的百分之一。由於火星大氣層變得稀薄，地面水分亦隨之而流失。雖然我們身處的地球受全球磁場保護而免受太陽風的威脅，但有研究顯示，地球的磁場會出現逆轉，即磁北和磁南的位置對調。這「地磁逆轉」現象在1960年代被科學家發現，他們在研究海洋地殼的地磁變化中，留意到正常磁極和逆轉磁極的磁條間隔地分布在海洋地殼中洋脊的兩側[4]，而且是以對稱形式排列[5]（圖二）。當海床擴張時，火山活動在中洋脊頂端附近噴發新火山岩，之後在脊的兩邊逐漸移離頂端，新火山岩受當時地球的磁極方向而磁化，磁條帶有正反方向的磁極反映地球磁場隨時間出現變化。根據古地磁研究，有些科學家估計地磁逆轉的速度很慢，整個過程需時約一千年至一萬年，但亦有部分科學家認為這過程可能比此短得多[6]。此外，有說法表示在地磁逆轉過程中，地球磁場會大幅變弱，因而讓太陽風侵蝕大氣層，出現了類似火星的情況。太陽風令高能量粒子吹襲地球，可能影響全球氣候及傷害地球生物，然而至今仍未有確實證據顯示過去地磁逆轉的發生與生物滅絕有直接的關係。究竟為什麼會出現地磁逆轉? 它對生物圈又有何影響? 這些具挑戰性的問題，仍有待科學家作更深入的研究。

2016年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/space-weather-events/00485-the-revelation-of-a-thinning-martian-atmosphere.html

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「太空天氣」警報的分類

一般來說，地磁風暴影響地球上的人類活動最大。太陽輻射風暴主要對那些高空飛行活動構成威脅，而無線電通信中斷主要影響那些與航運或無線電通信有關的業務。

太陽風暴能對近地球的太空環境造成危害。在研究此類現象的影響後，科學家將影嚮主要分成三類，如下： 1. 地磁風暴 - 強烈的太陽風扭曲地球磁場。由於電磁感應產生瞬間電流猛烈波動，能損毀變壓器、電子儀器和導航設備。 2. 太陽輻射風暴 - 高能粒子和等離子流對太空人、極地航班的乘客和機組人員造成威脅。 3. 無線電通信中斷 - 強烈X射線的電離作用擾亂地球的電離層，產生訊號閃爍（意即噪音、畸變失真和衰減），干擾無線電通信。 一般來說，地磁風暴影響地球上的人類活動最大。太陽輻射風暴主要對那些高空飛行活動構成威脅，而無線電通信中斷主要影響那些與航運或無線電通信有關的業務。美國國家海洋及大氣管理局 (NOAA) 的太空天氣預報中心 (SWPC) 使用上述太空天氣分類發放預警和警告。這個網頁旨在把這些預警和警告傳送給香港的公眾

2009年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/monitoring-and-warnings/00436-space-weather-alert-categorization.html

tc

如何監測太空天氣？

地面觀測會受到地球大氣及天氣的影響，而在太空上進行觀測則沒有這些限制。近年，人造衛星和太空船已被利用來觀測太空天氣。

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射線和紫外線輻射的強度更是太空天氣預報的重要資料。太空天氣可從地面和太空上觀測。在地面上的觀測，主要利用望遠鏡及光學儀器去記錄太陽黑子的數目，而極光的觀測則能提供地磁暴出現的證據。地面觀測會受到地球大氣及天氣的影響，而在太空上進行觀測則沒有這些限制。近年，人造衛星和太空船已被利用來觀測太空天氣。它們包括先進組合探測者（Advanced Composition Explorer，簡稱ACE）、太陽和日球觀測站（Solar and Heliospheric Observatory，簡稱SOHO）、過渡區及日冕探測者（Transition Region And Coronal Explorer，簡稱TRACE）、和地球同步業務環境衛星（Geosynchronous Operational Environmental Satellite，簡稱GOES）。詳情如下：ACE於一九九七年由美國發射，它能分析從太陽釋放出來帶電荷粒子的物質組合及行星間的磁場，為我們提供太陽活動事件中釋出物質的重要資料。由歐洲航天局（European Space Agency，簡稱ESA）和美國太空總署（National Aeronautics and Space Administration，簡稱NASA）合作開發的SOHO衛星於一九九五年升空，它的任務是研究太陽風及太陽內部結構。TRACE於一九九八年由美國發射，它的任務是研究太陽磁場結構的演變。美國運作的GOES X射線影像儀能監測太陽耀斑。下圖顯示發生於二零零五年一月二十日的太陽耀斑爆發過程。太陽的結構及太陽系形成的知識能為太空天氣提供線索。「創始號」（Genesis）太空船於二零零一年升空，其任務是採集太陽風粒子樣本。它的樣本收集器於二零零四年九月八日返回地球。雖然收集器因降傘系統的失靈而撞毀，但仍有相當數量的樣本能夠保存。研究太陽風的粒子能讓我們了解太陽系的誕生及演變。

2005年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/space-weather/monitoring-and-warnings/00437-how-is-space-weather-monitored-the-latest-prediction-of-soloar-activity.html

tc

为大地散热的树木

本文章简介树木如何利用蒸散为大地散热。

在炎炎夏日，我们在经过树荫下时总会感到特别凉快。固然，树木将阳光遮挡，令阳光未能直接照射我们。除此以外，其实树木亦有跟「流汗」的现象相似，可以加快地表散热，降低地表温度。当我们流汗，皮肤表面的汗水会在蒸发时吸收皮肤的潜热，而体温会因此而下降。类似的现象也在地球表面发生，地球表面上的水分会在汽化成水蒸气时吸收空气的潜热，周围的气温便会降低。在陆地表面上，水分汽化有两个途径：（一） 水分可以从湿润的泥土和植物表面直接蒸发；（二） 水分可以经植物的气孔流失，并汽化成水蒸气，这个过程称为蒸腾。例如在树木进行光合作用时，树叶上的气孔会张开，树木从泥土中获得的水分就会从气孔流失到空气。蒸发和蒸腾两个过程则统称为蒸散。在蒸散的过程中，水分的汽化便会吸收空气的潜热令附近降温。蒸散的效率会影响降温的强度，而这取决于天气和环境因素。就如排汗一样，在空气比较干燥的情况下，空气中的水蒸气仍未饱和，地表的水分因此较容易汽化成水蒸气；或是在风势较大的情况下，水分更容易离开泥土或植物表面，这些都提高蒸散的效率。而树木等植物所能流失的水分，亦会影响蒸腾的效率。例如，当环境有利进行光合作用（如阳光充足），植物会倾向张开其气孔来吸收更多二氧化碳作光合作用，促进蒸腾效率，使更多水分向地表空气流失，增强冷却效果。

大气

2021年10月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00662-Trees-removing-Heat-from-the-Land-Surface.html

sc

划地为牢逆温层

在大气层底部，气温一般会随高度增加而下降。然而在实际大气环境中，有时高度增加时气温反而上升，这种倒置的温度结构被称为逆温层。

《西游记》第50回说到孙悟空去化斋，要留下唐僧但又担心附近有妖怪，于是取出金箍棒在地下画了一个圈，嘱咐师父道：「老孙画的这圈，强似那铜墙铁壁。凭他甚么虎豹狼虫，妖魔鬼怪，俱莫敢近。但只不许你们走出圈外，只在中间稳坐，保你无虞。」看倌要知道，孙行者造的这个隐形结界，大气层中有时亦会出现。在大气层底部，气温一般会随高度增加而下降。在标准大气中从地面向上爬升直至对流层，每升高1000米，温度就降低约6.5°C。然而在实际大气环境中，有时高度增加时气温反而上升，这种倒置的温度结构被称为逆温层。我们可以利用温熵图上的气温剖线轻易找出逆温层的所在 (图一)。它常出现于晴朗微风的冬天晚上。没有了云的遮蔽，地球表面热量能自由散发到大气外，并令接近地面的空气温度迅速下降。微弱的风力减少了下层已变冷的空气与上层仍较暖的空气互相混合，以致出现了明显下冷上暖的逆温现象。这种辐射逆温层通常在黎明前出现，并随著日出带来的增温而消失。孙悟空画的圈子是否铜墙铁壁很难知道，但逆温层可真算是隐形的盖子呢！逆温层出现时，下面的空气较冷较重，不会无故向上升；上面的空气较暖较轻，亦不会自然地下沉。缺乏垂直运动趋势的空气总是稳定的，难以形成对流。处于逆温层下的空气就犹如给一幅被复盖住，不容易逃离到高空去。当有细微的尘粒排放到空中，便会积聚起来，挥之不散，慢慢形成烟霞天气，使能见度降低。逆温层也会影响飞行活动。它阻碍上空和下方气流的混合，故其上方及下方空气的密度、风向、风速可以很不一样。当飞机爬升或下降穿越强逆温层时可能会因浮力及风向风速的变化而遇到风切变或湍流，从而影响飞行安全。逆温层这幅「墙壁」不只限制了空气的对流，就连声音的传播也不放过！由于声波在暖空气中的传播速度较快，出现逆温层时向上传播的声音与其传播方向会弯向冷空气的方向，把声音传到更远的地方，唐诗《枫桥夜泊》中的诗句「夜半钟声到客船」形容的正是这个场景。另一方面，逆温层的存在却能让我们看到美丽的云海景致。春天时，香港受暖湿海洋气流影响，地面吹轻微东至东南风，逆温层阻碍云层向高空发展，有利于层状云的形成。只要逆温层维持在山顶以下，云比山矮，我们就能看到腾云驾雾般仙境一样的景色（图二）。天文台的飞行运动天气资讯网页有当天的温熵图，而本港地区航空天气预报则提供了逆温层、云种、云量，以及云底高度的资料。

大气

2019年1月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/meteorological-instruments/automatic-weather-stations/00521-inversion-layer-impose-its-own-bounds.html

sc

利用温熵图评估大气稳定度

大气是否稳定要视乎实际气温及湿度随高度的变化而定。大气垂直温度及湿度的变化传统上靠探空气球来测量。要快捷地知道大气是否稳定，可把探空的数据绘画在一张名为温熵图的图表上。将实测的温度曲线和干／湿直减率来做对比，就能分辨出大气中不同高度层的稳定状态。

大气是否稳定与天气现象的出现有非常密切的关系。例如，辐射雾会出现在比较稳定的大气，而强对流天气则发生在不稳定的大气中。大气稳定度原来跟大气层的温度及湿度随高度的变化有关。简单来说，大气压力随高度上升而减少，当一块气团上升时会因为气压减小而膨胀；按能量守恒定律，空气膨胀便会降温。若果气团内的水分未饱和，气团每上升1公里，温度便会下降9.8度（称为干直减率）。若果气团内的水分已达到饱和，温度则会按湿直减率下降。如上升气团降温后要比周围的空气暖，它便会因为密度较低而继续上升（大气不稳定）。反之，如上升气团降温后比周围空气冷，则会因自身的重量而下降至原来的位置（大气稳定）(见图一)。由此可知，当前大气是否稳定要视乎实际气温及湿度随高度的变化而定。大气垂直温度及湿度的变化传统上靠探空气球来测量。要快捷地知道大气是否稳定，可把探空的数据绘画在一张名为温熵图的图表上(见图二)。将实测的温度曲线和干／湿直减率来做对比，就能分辨出大气中不同高度层的稳定状态。如实测的温度线（黑色）处于直减率线的右方代表大气稳定；处于左方就代表不稳定。在不稳定的情况下，受到扰动的气团会持续上升及降温直至空气当中的水汽凝结成云滴；空气中水汽充沛的话会进一步聚集成雨；若上升气流剧烈，甚至会产生雷暴天气。因此温熵图对户外活动人士，特别是喜爱飞行活动例如滑翔运动爱好者，用来分析当天的大气状态是否适宜进行活动是十分实用的。滑翔运动没有使用机器提供动力，倚靠的是低层大气中的上升气流以及风所带来的浮力以维持在空中飞行。如果大气十分穏定，抬升力会较小而风力较弱，便没法进行活动。另一方面，若果大气非常不穏定，却有可能下雨或形成雷暴，便更不适合飞行运动了。故此判断当前的大气稳定度能否产生合适的上升气流对飞行活动十分重要，滑翔运动只能在一定的大气条件下才能既安全又好玩。大家在图二中可见温熵图上尚有许多线，原来它们各有其妙用，往后再谈。

大气

2018年2月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/meteorological-instruments/automatic-weather-stations/00504-assessing-atmospheric-stability-by-tephigram.html

sc

辐合和辐散

上升的空气会成云致雨，而下沉的空气则会带来晴天。空气的垂直运动，直接影响天气。空气的垂直运动受水平辐合和辐散所影响。

一般而言，上升的空气会成云致雨，而下沉的空气则会带来晴天。空气的垂直运动，直接影响天气。但空气何时上升，何时下沉，却又受水平辐合（convergence）和辐散（divergence）所影响。分布在不同地点的空气的移动方向和速度常常是不一致。有时移动方向相同而速度快慢不同，有时速度相同而方向各异，也有方向与速度都不相同。这样，就可能引起空气在某些地方堆积起来，而在另一些区域流散开去。图一（a）表示各点的空气都背著同一线或一点散开，图一（b）则表示前方空气移动速度较后方的快而令空气散开，这种现象称为水平辐散。图二（a）表示各点空气向著同一线或一点聚集，图二（b）则表示前方空气移动速度较后方的慢而令空气堆积，这种现象称为水平辐合。在大气中，空气的水平辐合辐散的分布是比较复杂的，有时下层辐合，上层辐散；有时下层辐散，上层辐合。从图三可见，当对流层上层有水平辐合、下层有水平辐散的区域会引致下沉运动，下沉的空气会带来晴天；反之，则会出现上升运动，形成云层甚至下雨。辐合和辐散这两个概念，在天气预报上非常重要。预报员一般都会在天气预报图上，找出辐合和辐散的区域。

气压

2010年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00009-convergence-and-divergence.html

sc

地转风

地转风是当气压梯度力和地转偏向力相等时，平行于等压线的方向移动的风。

在地球上，由于不同地方受热情况不一样，使空气温度有差别，较热的空气膨胀，空气密度及气压减低，而周围的较凉空气密度较高，气压亦较高。两个地方之间存在的气压差异，称为气压梯度（pressure gradient）。气压差异产生的推动力使空气流动，便形成风。气压梯度越大，所产生的推动力越强，风速便越大。 一般来说，风是从高气压吹向低气压。但事实上，决定风向的因素除了气压外，还有地球的转动和地面的磨擦力。由于地球自转的影响，对于在北半球的观察者来说，一团移动的空气会向右偏。为什么会有这现象呢? 在北半球，地球表面的空气会跟随地球自西向东转动。如图一所示，假设有一团空气由A移往B。由于地球的自转，A会移到A' 的位置，而该团空气就移到C的位置，不是B' 的位置。原因是空气向东移的速度比面B点向东移的速度为快。所以对于在A' 点的观察者来说，该团移动的空气会向右偏。 地球转动引致移动的空气偏移的现象，称为地转偏向效应。在气象学上，一般假设有一「地转偏向力」（或称科里奥利力，Coriolis force）作用于移动的空气，使在北半球移动的空气向右偏移（在南半球移动的空气则向左偏移）。地转偏向力的方向与空气移动的方向垂直。在纬度较高的地区，地转偏向力较大；越近赤道，地转偏向力则越小。 现在我们可以解释在天气图上，等压线和风向的关系。假设在北半球，有一团空气受气压梯度力的作用，开始从高压移向低压（图二）。与此同时，地转偏向力亦使该团空气向右偏移，直至气压梯度力和地转偏向力相等时，该团空气便平行于等压线的方向移动。这情况下，该团空气移动所形成的风称为「地转风」﹙geostrophic wind）。从图二，我们可以得到一个风向和高低气压关系的规律: 在北半球，如果背风而立，那么低气压便在我们左边，高气压在我们右边。 地转风是一种理想的情况。实际上，我们还须考虑空气与地面之间磨擦力的影响。当气压梯度力、地转偏向力和磨擦力三者平衡时，风向就必须稍为由高压指向低压，如图三所示。 空气与海洋之间的磨擦力较与陆地之间的为小，所以在海洋上，地转风是实际风向的较佳近似。

风

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00010-geostrophic-wind.html

sc

重力风

重力风是因地心吸力沿山坡下降的风。重力风主要在多山或冰川地区发生，密度高的冷空气受重力影响从高山或冰川顶流下斜坡。

什么是重力风？重力风是因地心吸力沿山坡下降的风。重力风主要在多山或冰川地区发生，密度高的冷空气受重力影响从高山或冰川顶流下斜坡。当斜坡是特别陡峭时，冷空气下沉时获得巨大的动能导致大风出现。 重力风有何类型？若斜坡是微斜而风是相对地较弱，重力风亦称为流泄风。冷空气沿陡峭山坡向下吹的大风，则被叫为下降风 (又称下沉风或山风)。重力风有多强烈？有记录的最强烈的重力风是在南极洲的下降风。在南极内陆，极其寒冷的空气从平均超过2公里高的冰封高原移动下滑，冲向海岸。在沿海地区附近，经常有暴风记录。最强烈的重力风记录出现于1972年，达到每小时327公里。

风

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00008-what-is-gravity-wind.html

sc

锋与天气

在两个不同的气团之间有一交界面，称为「锋」。根据气团的性质及其相对的移动方向，我们把锋分为四类，分别为冷锋、暖锋、静止锋和锢囚锋。

什么是气团？气团是指温度和湿度分布比较均匀的一个大范围的空气团。一般而言，气团的水平范围可达数百万平方公里，而垂直则可达对流层顶。一个气团的特性取决于其下垫面的性质。例如，一个温暖的下垫面可产生一个暖气团，而一个下 垫面为海洋的气团则有较高的湿度。什么是「锋」？在两个不同的气团之间有一交界面，称为「锋」。在「锋」之上，温度和湿度的水平梯度会相对较大。此外，由于冷空气的密度较高，「锋」会随高度倾向冷气团。根据气团的性质及其相对的移动方向，我们把锋分为四类，分别为冷锋、暖锋、静止锋和锢囚锋。如果是冷气团移向并取代暖 气团原有的位置，该交界面便是冷锋，反之便是暖锋。假如冷、暖气团势均力敌，锋在某一地区摆动或停滞，这便是静止锋。最后，如果冷锋追上暖锋，暖空气被抬离地面便形成锢囚锋。伴随冷锋的天气不论是冷锋还是暖锋，密度较高的冷空气会切入暖空气下方，而密度较低的暖空气则会随锋面向上爬升。这个爬升的过程会使暖空气膨胀及降温，结果在锋面附近形成云团及降雨。由于冷锋较暖锋倾斜，暖空气爬升的速度亦相对快 ，故此冷锋伴随的天气通常较暖锋的剧烈。一般而言，典型的冷锋到境会伴随较厚的层状云及降雨。一些活跃的冷锋更会形成雷雨云，产生剧烈的雷暴、雹暴甚或龙卷风 。这些云层和降雨大多集中在锋面附近，当冷锋过境后，天气通常会逐渐转晴。然而，冷锋过境也非必然会带来云层和降雨。如果大气太干燥的话，天气在冷锋过 境期间也可以一直保持天晴。 受冷气团影响，冷锋过境后气温会迅速下降，而冷空气的入侵亦会使当地的气压急速上升。影响香港的冷锋香港在冬季时会经常受到冷锋影响，而冷锋的到来也代表著是寒潮的开始。以下是2009年12月其中一次冷锋过境时的情况。过境前: 过境后:在2009年12月15日，一道冷锋大约在晚上八时(即协调世界时12时)横过香港。从图表11中可见冷锋过境时及之后，天文台录得显 著的降雨，而且气温急速下降和气压持续上升。

大气

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00002-fronts-and-weather.html

sc

辐射冷却

夜间降温现象称为「辐射冷却」。在天朗气清、微风及干燥的情况下，晚间地面降温的幅度是最大的。新界和市区在冬季晚间的气温有时可以差别很大。

在天朗气清、微风及干燥的情况下，晚间地面降温的幅度是最大的。新界和市区在冬季晚间的气温有时可以差别很大。为什么日间气温会上升？各种物件都会放出热能。以地面为例，它不断向外太空放出热能，另一方面，在日间却吸收由太阳射来的能量。由于地面在日间吸收的热能比本身放出的为多。所以温度上升（图一）。为什么晚间气温会下降？在晚间，由于没有太阳照射，而地面又不断散发热能，因此地面温度下降。这种夜间降温现象称为「辐射冷却」（图二）。在什么情况下晚间温度下降得较大？晚间气温下降的幅度多寡跟云量、风力及湿度有关。在天朗气清、微风及干燥的情况下，温度下降是最大的。云层对地面温度的影响跟我们盖被子相似，减低热能向外散发。因此在多云时的降温是比天朗气清时小（图三）。微风使冷空气不易与周围的空气混和而变暖。另外，由于空气中的水份会阻挡地面的热能向外散发，所以潮湿空气令地面冷却得较慢，而干燥空气则令地面冷却得较快。为什么新界和市区在冬季晚间的气温有时差别很大？常言道新界风凉水冷，但这的确是有科学根据的。从图五可见2003年12月21日的清晨，港岛和九龙的气温在10度左右，但新界北部则只在4度以下。为什么会如此？在天朗气清、微风及干燥的情况下，有利辐射冷却，所以新界的空旷地区可出现显著降温。相对郊外地区，市区人口集中，市民的活动产生不少热能，高楼大厦日间亦积聚热能，因此晚上温度下降较慢。另外，海面的温度变化比陆地小。一般来说，冬天海面温度比空气平均温度高（夏天则相反）。因此靠近海边的市区会受海面温度调节，令温度下降较慢。在云层稀少或无云的冬夜，新界北部由于属郊外地区，兼且离海面较远，温度下降较快，该处的市民需加添被子。请按此处浏览现时香港各区的气温

大气

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00004-what-is-radiation-cooling.html

sc

什么是焚风？

焚风有着像火一样又干又热的特性。这是一种出现在山脉背面，沿山坡往下吹的干热风，是山区特有的天气现象。

什么是焚风？顾名思义，焚风有著像火一样又干又热的特性。这是一种出现在山脉背面，沿山坡往下吹的干热风，是山区特有的天气现象。焚风是怎样形成的？这是由于潮湿的空气越过高山后，出现下沉运动造成的。当气流遇山受阻时，便会被迫上升。由于温度会随高度上升而下降，当空气上升到一定高度时，水汽便会达到饱和并凝结成云雨。空气中所含水份相应减少。当空气翻过山脊，顺坡沿山背下降时，这团变得干燥的空气便会出现增温的情况。由于空气较干，温度会上升得较快。这便形成了又干又热的焚风。焚风在什么地方较常见？焚风在世界很多山区都会出现，如欧洲的阿尔卑斯山、美洲的洛矶山、中国的天山和秦岭等。焚风对我们的影响？除了带来较干较热天气，焚风很多时会造成严重的自然灾害。焚风由于其热和干燥的特性，能使植物枯死，土地龟裂，有时甚至引起森林大火。焚风亦能使山雪融化而造成雪崩或洪水泛滥。

风

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00003-what-is-foehn-wind.html

sc

低压槽

气压较四周为低的地区，称为低压区。从低压区延伸出来的狭长区域，称为低压槽。

受地理环境、季节变化等因素影响，地面气压分布一般并不均匀。气压较四周为低的地区，称为低压区。从低压区延伸出来的狭长区域，称为低压槽。有锋性的槽﹝槽的两边有冷暖气团的差异﹞，视乎槽的移动方向，称为冷锋、暖锋或静止锋。在华北地区，尤其在冬季，低压槽通常以冷锋形式出现，由东北向西南伸展，自西向东移动。在华南地区，低压槽通常为东西走向，自北向南移动，推向南海北部。冬天锋性较强，在天气图上多以冷锋形态出现。到春天及初夏锋性较弱，五、六月便是华南低压槽的旺季。这些月份，夏天西南季候风正向北进入中国内陆，其前沿的位置往往就是在槽线上，故这时候的低压槽也被称为季风槽（monsoon trough）。人望高处，水向低流。空气则朝气压低的地区走。不同的气流在低压槽上汇聚，空气被迫上升，空气中的水汽凝结成云及雨。在适当条件下更可能有雷暴发展。低压槽伸延数百公里，但恶劣天气主要是来自当中面积数十平方公里的对流细胞（convective cells），这些细胞的生命史只有短短数小时。故此暴雨警告的有效时间通常不会太长，不像热带气旋警告讯号一挂整天。但如果低压槽移动缓慢，其盘踞的地区便会经常受新发展的对流细胞影响，恶劣天气便持续不散，大雨连场，即如六月底七月初香港经历的情况一样。

气压

1997年8月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00001-what-is-a-trough.html

sc

甚么是高空扰动？

高空扰动是大气高层气流方向出现显著变化的区域。一般来说，高空扰动代表附近有机会出现不稳定的天气，所以分析高空扰动及估计其动向对预测天气尤为重要。

在天文台的天气预报当中，有时会提及「高空扰动」。其实高空扰动是甚么天气系统？它对我们的天气又有甚么影响呢？首先我们要知道，地球上的空气并不是静止的，而是不停地流动。空气流动的速度并不平均，流动方向亦会随著时间及地点而改变。高空扰动是大气高层气流方向出现显著变化的区域。由于地球近赤道地区空气受热膨胀上升继而流向两极，加上地球自转所产生的科里奥利力（Coriolis force）使在北半球移动的空气向右偏移（在南半球移动的空气则向左偏移），中纬度地区上空普遍吹西风（称为西风带1），即是高空的气流大致由西向东流动。这些气流有时弯曲地流动，在北半球沿气流方向向左拐的地方便是「槽」，或称为「西风槽」。相反，向右拐的地方便是「脊」，或「西风脊」。图一显示2015年11月21日上午8时约离地面五公里的高空观测数据。蓝线显示高空流线，沿气流方向向左拐弯突转向(由蓝色箭咀至黄色箭咀)的地方便是西风槽的槽轴（红色虚线显示）。西风槽的前方（黄色阴影显示）普遍吹西南风，其后方普遍吹西北风（蓝色箭咀显示）。从与图一相同时间的可见光及红外光合并卫星云图可见（图二），位于西风槽的前方水汽相对较多，云团较为厚实，而槽后方的云层则相对稀薄。一般而言，西风槽的前方有利低层空气往上升，该区的大气相对不稳定，较易产生云和雨，甚至是雷暴，而槽的后方空气由高空往下沉，大气相对稳定，有利出现晴朗的天气。受到不同大小的天气系统影响，大气的流动可以非常复杂，高空扰动有时亦会发生在地球较低纬度上空的偏东气流中（特别在夏季）。一般来说，高空扰动代表附近有机会出现不稳定的天气，所以分析高空扰动及估计其动向对预测天气尤为重要。

大气

2015年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00478-what-is-upperair-disturbance.html

sc

大气中的涟漪

将一块石头掉落池塘，平静的水面会被干扰而出现一圈圈涟漪。同样地在合适的条件下，大气也会泛起涟漪。上下振动的气团运动会在大气中泛起称为大气重力波的涟漪。

将一块石头掉落池塘，平静的水面会被干扰而出现一圈圈涟漪。同样地在合适的条件下，大气也会泛起涟漪。当大气处于稳定的状态下，下层空气密度会较上层高。若稳定的大气受到外力影响，例如一团位于下层的空气被迫抬升至上层密度较低的位置，它便会受重力影响而向下沉。当该气团继续下沉至较原来高度更低的位置时，由于附近空气的密度会较高，气团便会因浮力而再次上升。这上下振动的运动会在大气中泛起称为大气重力波的涟漪。大气重力波的其中一个例子是越过山脊的气流。当风力够大，气流便能越过山脊，空气会沿山坡被迫抬升。若山顶附近的大气是在稳定的状态时，于背风处有机会形成重力波（图一）。空气沿著波动上升时会有利于云的形成，而沿著波动下沉时则有利于晴空出现，图二的荚状云便是因波动气流而形成的例子。云有时会沿著整段波动形成，并于卫星图像的动画上呈现出静止的条纹排列（图三）。当飞机飞越山脉时，气流中的波动起伏可能令飞行变得颠簸；但另一方面，无动力滑翔机就可利用重力波的上升气流而进行攀升（参考[1]）。

大气

2019年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/meteorology-basics/00536-ripples-in-the-atmosphere.html

sc

雷暴

雷暴通常出现于春季及夏季。咆哮的雷声及夺目的闪电是它的特征。雷暴的发展始于温暖和潮湿的空气上升。空气上升的原因很多，例如地面受太阳照射加热、在低压槽附近、两股不同的气流汇聚或遇上高山而上升等。

雷暴通常出现于春季及夏季。咆哮的雷声及夺目的闪电是它的特征。什么是雷暴？当一道夺目的闪光突然划破长空，接著传来几声轰隆巨响，雷暴便发生了。在香港，雷暴常见于春、夏两季。雷暴是怎样形成的？雷暴的发展始于温暖和潮湿的空气上升。空气上升的原因很多，例如地面受太阳照射加热、在低压槽附近、两股不同的气流汇聚或遇上高山而上升等。当潮湿空气上升时，空气中的水分便会遇冷凝结而成为云。随著气流继续上升，云层亦发展得越来越高，云中的水珠也会不断增长。达到高空时温度会很低，冰粒也会在云中形成。当云顶达到十至二十公里时便形成积雨云，而雷暴是由积雨云产生的。请按此处浏览积雨云的发展图片闪电和雷声是如何产生的？由于积雨云内有急剧的气流扰动，云中的水珠和冰粒便会分裂而产生电荷。一般来说，积雨云的上部带有正电荷，中下部带负电荷。当正负电荷之间的电压到达某程度时，云与云之间或云与地面之间就会出现放电的现象，发出强烈闪光，这就是我们平时见到的闪电。放电时会产生大量热能，令周围的空气急剧膨胀，产生声音而造成隆隆雷声。狂风大雨有时会伴随著雷暴出现。当积雨云内的水珠不能被下面的空气承托时，它们便会降落成雨，而下沉的急速气流亦会造成狂风。如何估计雷暴的距离？闪电和雷声是差不多同时发生的，但光在空气中传播的速度比声音快很多，因此人们总是先看到闪电然后才听到雷声。雷暴发生的距离大约可从闪电至雷声的时间差异来估计。可以说，若看见闪电后三秒才听到雷声，则雷暴距离观察者约有一公里。大气层稳定度与雷暴有什么关系？简单来说，一团空气若较周围的空气暖时，该团空气便会不断上升。这情况称为不稳定大气。不稳定的大气有利于积雨云的发展及雷暴的形成。若空气团较周围的空气冷时，该团空气便会下降。这情况称为稳定大气。空气在稳定的大气下并不会被抬升，所以不利于雷暴的发展。香港一年中什么时间最常出现雷暴？在香港，雷暴通常出现于春季及夏季。每年四月至九月，平均每月约有五天录得雷暴。如何预测雷暴？香港天文台的预报员利用雷达图像、卫星云图、闪电位置资料及气象报告来监测雷暴的发展和移动方向。预报员会根据各种预报工具，例如数值天气预报模式的计算结果及探空气球所测量到的高空状况，来预报雷暴。 请按此处浏览有关雷暴的警告服务及注意事项

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00031-what-are-thunderstorms.html

sc

闪电的物理

闪电是一种大气放电现象。因为有极大电流流经空气，产生大量热能，发出强光。热能同时加热空气，令空气急剧膨胀，做成巨大冲击，产生巨响，就是常常伴随闪电的雷声。

闪电是香港常见的一种恶劣天气，有机会对人畜或设施做成破坏。每当有闪电和伴随的雷暴影响香港，天文台会发出雷暴警告，提醒市民和相关政府部门采取适当的防护措施。当香港受不稳定的天气系统影响时，例如气流扰动、低压槽或热带气旋等，闪电都会有可能出现。闪电是一种大气放电现象。因为有极大电流流经空气，产生大量热能，发出强光。热能同时加热空气，令空气急剧膨胀，做成巨大冲击，产生巨响，就是常常伴随闪电的雷声。产生闪电的放电过程源于云与云或云与地之间的巨大电位差。闪电很多时与积雨云有关。实地测量结果显示，积雨云中的电位差可达每米〔m〕十万伏特〔V〕，即 105V/m。那麽为何云与云及云与地之间会出现如此巨大的电位差呢？积雨云中电荷分离的过程相当复杂，有多个机制在其中作用。其中一个被大多数科学家所接受的电荷分离机制是：由于积雨云内的空气处于不稳定状态，存在剧烈上升和下降气流，云中的降水粒子，如水滴、冰晶和雹粒等受大气固有电场[1]作用而极化，正电荷移至粒子下部而负电荷移至粒子上部。上升气流中的中性粒子会与它们碰撞，因为接触点主要在降水粒子下部，所以上升粒子会带走正电荷，并把它们输送到云的上部，形成积雨云下部主要是负电荷。当负电荷累积到足够的数量，便与地面的感应正电荷产生巨大电位差，到达临界点时，会引发放电现象，导至闪电〔图一〕。天文台在2005年与广东省气象局及澳门地球物理暨气象局合作建立了一个闪电定位网络，监测珠江三角洲的闪电活动。闪电发生后，定位网络录得的闪电位置会以图像形式在天文台的网页上显示，供市民参考。注： 即『晴天大气电场』，有关资料可见于现代防雷技术基础第31页。

雷暴与闪电

2011年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00014-the-physics-of-lightning.html

sc

明明早上阳光普照，为何午后却雷暴大雨？

相信大家在夏天都有以下经验：早上阳光普照，天朗气清，到下午却突然乌云密布，甚至出现骤雨和狂风雷暴。为何天气变化会如此急速呢？本文会为大家简单介绍夏季至初秋午后雷暴的常见机制。

相信大家在夏天都有以下经验：早上阳光普照，天朗气清，到下午却突然乌云密布，甚至出现骤雨和狂风雷暴。为何天气变化会如此急速呢？对流降雨在天气晴朗的日子，日间充足的阳光令地面温度上升，接近地面的空气在受热后产生热对流。随著地面温度不断上升，对流活动会变得更强盛。当大气不稳定，地面相对暖湿的空气便容易上升至高空，形成积雨云。若有其他条件配合，如充足水汽、高空辐散等，旺盛的对流更可导致强对流天气如雷暴或强阵风。这种高温触发的骤雨和雷暴常在中午后出现，并且发展迅速，天气可以在短时间内急剧转坏。不过雨点亦会将高空较凉的空气带到地面，令地面温度下降，减少热对流，积雨云逐渐消散，天色再度转晴。例如2022年8月30日，本港部分时间有阳光，多处气温上升至33度左右，但高温触发的雷雨午后在本港上空发展（图一），为九龙及新界部分地区带来超过10毫米雨量。天文台在维港拍摄的天气照片亦可见瞬间由晴天变为雨天。（图二）远处热带气旋带来的雷雨距离香港较远的热带气旋也会带来突如其来的雷雨。当有热带气旋位于南海东北部、吕宋或台湾一带，香港受下沉气流影响，天气一般晴朗酷热。因高温而产生的热对流起初会受热带气旋的下沉气流抑制，但随著地面不断升温，热对流会变得旺盛，最终突破下沉气流的抑制，上升至高空形成雷暴。此外，若热带气旋的环流令中国东南部上空吹北或东北风，内陆高温所触发的雷暴或会随风移向沿岸，并在下午较后时间，甚或入夜后影响本港。因此，这种与远处热带气旋相关的雷暴有时会称为「黄昏雷暴」。例如在2023年7月15日，广东沿岸受热带气旋泰利的外围下沉气流影响，日间天晴酷热，但内陆高温触发的雷暴随著泰利环流，由东北面靠近，并在黄昏前后到达香港 （图三）。秋季的午后雷雨即便在秋天的时候，午后仍可能有雷暴出现，较常见的是由海风汇聚导致。初秋时分，华南地区一般开始受东北季候风影响，但季候风通常较弱。在阳光充沛的日子，地面温度仍然偏高，海风随之产生，有时与背景的东北风在沿岸地区汇聚。若大气不稳定，更可触发对流天气。例如在2020年9月3日，广东地区受微弱的东北季候风影响。随著地面气温上升，港岛及九龙在中午前后转吹偏南海风，但新界地区仍受偏北风影响（图四）。午后骤雨及狂风雷暴开始在新界南部及九龙北部一带的汇聚区发展（图五），为沙田带来超过70毫米雨量。当日本港更录得超过2000次云对地闪电。在夏秋两季，纵使天气晴朗，天文台预报员都会细心分析天气形势，并利用各种预报工具，评估出现骤雨及雷暴的可能性，适时向公众提供相关预报和警告。不过雷雨实际发生的时间及地点有相当随机性，仍是预报上一大挑战。所以大家不要因为早上天晴就掉以轻心，要留意天文台最新的天气资讯。进行户外活动，更要注意雷暴警告是否生效及其影响范围。

雷暴与闪电

2023年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00705-Why-is-it-sunny-in-the-morning-but-thundering-and-raining-in-the-afternoon.html

sc

雷暴警告下可以继续户外活动吗？

户外活动前睇一睇有没有雷暴警告分区信息。

泳池广播：「雷暴警告现正生效，为确保泳客安全，请尽快离开泳池...」 朋友甲立即上水面并致电朋友乙，著他不要来。朋友甲：「雷暴警告啊!你不用过来了，这里的泳池要关门了。」 朋友乙：「我这边泳池开啊!那你过来吧!」 朋友甲：「没可能开吧!雷暴警告现正生效啊！」 朋友乙：「雷暴警告是正在生效，但你不知道雷暴警告有分区的吗？」 朋友甲：「甚么！？」 朋友乙：「打开手机应用程式「我的天文台」，你会见到雷暴警告图标上有个红点，即代表有分区资讯。按下图标后，你就可以见到地图上显示受雷暴警告影响的区域了。」 朋友甲看了后：「怪不得你那边的泳池有开，原来雷暴只是影响局部地区。」 朋友乙：「户外活动前睇一睇有没有雷暴警告分区资讯，就知道活动可否继续。用「我的天文台」除了可以找到雷暴警告分区资讯外，仲可以睇到最新闪电位置。现时闪电都只是在你那区，我这边没有。快点过来吧！」

雷暴与闪电

2018年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00514-can-outdoor-activities-continue-under-thunderstorm-warning.html

sc

霹雳金刚罩

若你驾车到郊外时遇上闪电及雷暴，逗留在车厢内是否安全呢？什么是「法拉第笼」(Faraday Cage) 效应？

大家都知道行雷闪电是一种自然现象，晚上漆黑的天空有一道猛烈的闪光，勾划出极强的视觉对比，如果从美学角度来看，画面极为美丽，而近代文学家及诗人郭沫若也透过他的《雷电颂》表现出雷电的强大威力。可是，现实中人们却惧怕雷电，因为可能会被击中以致受伤，甚至丧命。其实被雷击中的情况多数是可避免的。雷暴的发生是当积雨云内的电荷积聚引致云与地的电位差达到一定程度后，便会产生云对地的放电，即我们见到的闪电现象。当你见到闪电，可能雷暴已非常接近。由于闪电在空中放电的通道温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而産生冲击波，导致强烈的雷声。从声波在空气一般情况下的传播速度推算，若看见闪电3秒后听到雷声，表示雷暴正距离你大概1公里远。如果你正处于空旷地方，就应尽快找寻安全地方躲避，不要逗留在树下或桅杆旁。因雷电会倾向撃中高的物体，如站在这些东西旁边，会较容易被击中。若你驾车到郊外时遇上闪电及雷暴，逗留在车厢内是否安全呢？遇上雷暴时，最安全当然是躲进室内，但如果留在车厢中，只要紧闭门窗，如有外置天线的话， 放下它以免吸引闪电，这亦是办法之一。因为就算车辆遭受雷击，车身可以充当一个屏蔽，电流会通过车身和轮胎直接引入地下，不会通过车内的人。究竟是什么原理，令藏身于一个金属壳内也可保安全？ 这主要是「法拉第笼」（Faraday Cage）效应。 「法拉第笼」是一个由金属或良好导电体形成的笼子，由一英国物理学家发明，并以他的姓氏命名。他在1836年发现带电的电导体（ 如金属）上的过剩电荷只存在于其表面上（即外壳），不会影响封闭在其内部的物体，因此电导体外壳便对其内部起了「保护」作用。 在雷雨天行车时，若车子被雷电击中，由于「法拉第笼」效应，雷击的电流会通过车的金属外壳传到车轴，再通过沾湿的轮呔将电流带到地面去，所以在外驾驶时遇上行雷闪电，躲在车厢内基本上是安全的。要留意的是汽车被雷电击中时，瞬间的高压电可能会损坏车内的电子仪器，使其不能正常运作，这与雷电击中飞机的情况一样。如安全情况许可，最好把车停在路边安全的地方，远离大树及桅杆，关掉引擎、电子音响系统，关闭所有门窗，不要触摸车窗把手等。当然,，外出前应留意天文台发放的天气资讯，如天气恶劣，应尽量避免外出。

雷暴与闪电

2020年3月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00544-Thunderbolt-Hood.html

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为什么打雷时有不同的声音效果？

雷声是闪电发生时所产生的声音。在短短数毫秒间，闪电的电流能将附近的空气加热至摄氏二万度以上，比太阳表面还要热。这时空气会急剧膨胀，然后像炸弹爆炸一样造成巨大的声响。

这个系列会从不同角度探讨雷电的科学。为我们打响头炮的，就是令人震耳欲聋的雷声。雷声是闪电发生时所产生的声音。在短短数毫秒间，闪电的电流能将附近的空气加热至摄氏二万度以上，比太阳表面还要热。这时空气会急剧膨胀，然后像炸弹爆炸一样造成巨大的声响。一声巨响之后，我们通常会听到维持数秒的隆隆雷声。原来第一次的巨响是来自整道闪电当中最接近我们的部分，而随后的隆隆声则来自较远的部分。声音被低云、附近的山或建筑物反射后，会导致连串微弱的回声。 闪电也会在云间发生，但由于强度没有云对地闪电那么大，而且在天空高处发生，所以云间闪电的雷声一般较弱。 

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00023-why-does-a-thunder-sound-the-way-it-does.html

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为什么闪电形状既弯曲又开叉？

闪电通道是依着电阻最少的路线伸展，所以闪电往往不是一条直线，而是弯弯曲曲的。

在第一章我们解释了为什么行雷会发出令人震耳欲聋的声音，由于行雷经常伴随著闪电，现在让我们探索一下闪电的特别形状。 闪电是将云里面的电荷释放到空气、然后再传到地面的一个过程。空气原本是电的绝缘体，但由于云里面大量的电荷引起感应作用，令云和地之间产生很高的电压，导致空气产生电离，然后成为导电体。一条电离空气的通道会首先在云层出现，然后一节接一节地冲向地面，每节的长度大约数十米。由于大气中的杂质和水份会令空气在不同的方向产生电离，而闪电通道是依著电阻最少的路线伸展，所以闪电往往不是一条直线，而是弯弯曲曲的。有些时候，闪电通道的前端出现一条以上的导电路径，令闪电通道依循这些路径伸展，于是闪电便呈现分叉的样子。  在闪电通道的多个分支当中，最先抵达地面的会建立一条从云层至地面的导电路径，情况就彷似有一根非常长的金属线把它们连在一起。这时候，一道巨大的电流会立即在云和地之间流过，闪电通道的所有分支会亮起来，长空登时被耀目的闪光划破。

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00022-why-lightning-looks-the-way-it-does-crooked-and-forked.html

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为什么总是先闪电后打雷？

一个在地上的人先看到闪电才听到雷声，是因为光以大约每秒三亿米的速度前行，远快于声音每秒340米的传播速度。一个距离雷暴1000米的人，在闪电发生后几乎实时（数微秒而已）便看到闪光，但大约3秒后才听到雷声（1000米除以每秒 340米）。

天上的雷公受命于玉帝，负责惩罚凡间的坏人。有一次，雷公错手把一名善良的妇人轰死，后来玉帝查明真相，将她起死回生，并封为电母。玉帝更下令雷公以后打雷之前，要先让电母发出闪电，照明是非善恶，以免冤情再生。以上当然只是传说而已，在自然界的雷暴中，闪电和打雷几乎同一时间发生。一个在地上的人先看到闪电才听到雷声，是因为光以大约每秒三亿米的速度前行，远快于声音每秒340米的传播速度。一个距离雷暴1000米的人，在闪电发生后几乎即时（数微秒而已）便看到闪光，但大约3秒后才听到雷声（1000米除以每秒 340米）。 大家可以记住一个简单的通则，只需将闪光和雷声之间的秒数除以3，便可估计你和雷暴相距多少公里。举一个例子，如果你看到闪电后9秒才听到雷声，雷暴应离你大约3公里。如果你几乎同一时间看到闪电及听到雷声，雷暴一定非常接近，你要立即找地方躲避了。 打雷总是伴随著闪电，如果你看到一道闪电，但却听不到雷声，雷暴很可能离你颇远，雷声已折射往上空。声音行走的距离愈长，偏离地面愈远，在一般情况下，很少可以听到来自15公里以外的雷暴所发出的声音。 

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00021-why-does-lightning-always-come-before-thunder.html

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为什么我们听不到远方闪电的雷声？

由于气温随高度下降，声音的速度也随着高度下降。所以当声波在接近地面移动时，最接近地面的部分移动最快，远离地面的部分最慢，结果导致声波改变其传播方向，向上弯曲。声音行走的距离愈长，偏离地面愈远。一般情况下，很少可以听到来自15公里以外的雷暴所发出的声音。

上一章我们谈到一个离雷暴较远的人可能只看见闪电却听不到雷声，现在让我们探索一下为什么会这样。声音藉空气传播（所以真空不会传音），而它的速度受多个因素影响，当中包括空气的温度。一般来说，声音在暖空气的传播速度比在冷空气中较快。接近地面的空气大部分时间较上空的空气温暖（详情请参阅「高处不胜寒」一文）。由于气温随高度下降，声音的速度也随著高度下降。所以当声波在接近地面移动时，最接近地面的部分移动最快，远离地面的部分最慢，结果导致声波改变其传播方向，向上弯曲。声音行走的距离愈长，偏离地面愈远。一般情况下，很少可以听到来自15公里以外的雷暴所发出的声音。在大气的低层有时会出现逆温层，即气温随著高度上升。这时候雷声会被折射向下，朝地面传播，某些情况更会汇聚起来，导致巨大或连续数次的雷响。

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00020-why-we-cannot-hear-the-thunder-of-a-distant-lightning.html

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甚么是旱天雷？

旱天雷是指没有为地面带来雨水的雷电。

通常打雷的时候会下雨，然而并非所有雷暴都会这样。这种非一般的天气现象被称为旱天雷，现在让我们探究它是怎样形成的。旱天雷是指没有为地面带来雨水的雷电，其实产生这种雷电的云也有降雨，只是雨点未到达地面前已经于空气中蒸发掉。当云层处于较高的上空，而云与地面之间的空气湿度很低，便有可能出现这种现象。来自砧状云的闪电便是一个例子，砧状云是积雨云顶部向外伸展的云层，离雷暴主体的降雨区较远，从这些高云掉下来的雨点在到达地面前有机会完全蒸发，但来自它的闪电却能穿越干燥的空气并打在地上。旱天雷是很危险的天气现象，因为它出现的地方没有下雨，一般人往往对这种突如其来的闪电缺乏防范。旱天雷也是许多山火的罪魁祸首，当没有雨水湿润树木和草地，雷暴能更轻易引发火灾，而火焰亦会更迅速地蔓延。

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00019-what-is-a-dry-thunderstorm.html

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甚么是云间闪电？

云间闪电是不同云区之间的放电，闪电通道不会到达地面。云间闪电很多时候发生在同一团云内电荷相反的区域之间，但有时亦会在两团云之间出现。由于闪电通道有可能被云层遮盖，地面上的人并非每次都看得到。

闪电可根据特性分为不同类型，最常见的两种是云对地闪电和云间闪电。云对地闪电是积雨云和地面之间的放电，在所有闪电类型当中，它对地面的人和设施构成的威胁最大。云间闪电是不同云区之间的放电，闪电通道不会到达地面。云间闪电很多时候发生在同一团云内电荷相反的区域之间，但有时亦会在两团云之间出现。由于闪电通道有可能被云层遮盖，地面上的人并非每次都看得到。因此大家可能没有察觉，其实云间闪电是众多闪电类别中发生最频繁的一种，次数大约是云对地闪电的十倍。显然地，云间闪电不会对地面上的人和物件构成威胁，但由于它在空中发生，有时在云与云之间的晴空中穿越，因此特别受到维护飞机安全的人士所关注。

雷暴与闪电

2009年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00018-what-is-cloudtocloud-lightning.html

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我们如何探测闪电？

我们籍由探测电磁场，便能知道闪电的存在。原理就如一部收音机接收广播一样。当我们把数个电磁场探测器放在不同的地方，它们探测到同一个闪电的电磁波的方向及时间都各有不同，只要将所有探测器的讯号传回中央计算机，便可计算出闪电发生的位置和时间。

在现今先进的社会，闪电仍会带给我们生命和财产的威胁。无论是飞机场运作、电力传输或通讯网络，都有机会遭受雷电的破坏，为我们的生活带来不便。如果我们能尽早探测闪电的发生，让市民和有关机构及早知悉，将会大大减低意外和财物的损失。那么，我们可以用什么方法探测闪电呢？原来闪电除了产生光和声音外，也会产生强大的电磁场。可以想像闪电有如一根长电线，由雷雨云一直伸延到地面，在很短时间让一道很强的电流通过。基本电磁学告诉我们，这样会产生强大电磁塲，以光速向四方八面扩散。我们籍着探测这个电磁场，便能知道闪电的存在，原理就如一部收音机接收广播一样。当我们把数个电磁场探测器放在不同的地方，它们探测到同一个闪电的电磁波的方向及时间都各有不同，只要将所有探测器的讯号传回中央电脑，便可计算出闪电发生的位置和时间。至于这套闪电定位系统的详细运算方法，我们留待下次再谈。

雷暴与闪电

2009年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00017-how-to-detect-lightning.html

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观天防雷：教你趋吉避凶

要紧贴雷暴情况，大家可参考天文台的「香港闪电临近预报」服务。有了这项服务，进行户外活动时可多观看天文台的定点闪电预报。例如在行山前先计划中途退出路线或避险安排，行程中不时留意天气变化，检视未来一小时发生雷暴的机会，若有需要则立即改变或取消行程，这样当能趋吉避凶。

在风雨飘摇的漆黑夜空里，一道强光忽然划破长空，以极强敏捷的身手蜿蜒前进，途中分裂成无数婀娜多姿的枝条，在末梢上又形成末梢，构筑成一幅壮丽无比的图画。不一会又传来震耳欲聋的巨响，轰呀！轰！好梦正酣的人儿纷纷被唤醒。 这叫闪电。这叫雷暴。闪电是大自然奇观，却也是个能在数秒内致人于死地的快枪手。香港间中便有人因被雷击而受伤。要减少被雷击的机会，最有效的方法是躲进室内。在户外工作或活动的朋友需要知道什么时候会发生雷暴，方能适时避险。要紧贴雷暴情况，除留意雷暴警告和使用指定地点闪电戒备服务外，大家现在亦可参考天文台新推出的「香港闪电临近预报」服务。这项服务的原理，是利用「小涡旋临近预报系统」计算出雷雨区的移动方向和速度，并揉合从「闪雷定位资讯系统」探测到的实时闪电位置数据，从而作出闪电预报。这项服务提供用户当前位置或选定地点未来一小时的闪电预报，融合实测与预测资料，提供更贴身的体验，让市民尽早掌握雷雨区的发展与移动，及时避开被雷击的可能。有了这项服务，进行户外活动时可多观看天文台的定点闪电预报。例如在行山前先计划中途退出路线或避险安排，行程中不时留意天气变化，检视未来一小时发生雷暴的机会，若有需要则立即改变或取消行程，这样当能趋吉避凶。要使用「香港闪电临近预报」服务，可通过天文台流动版网站，选择「定点天气服务」下的「香港闪电临近预报（试验版）」（图一），或在天文台网站上点选「自动分区天气预报」服务，然后选择「闪电」图示即可（图二）。网页上提供闪电图标和闪电地图，闪电图标显示在每三十分钟预报时段内出现闪电的情况：红色闪电图标表示十公里范围内会有闪电，黄色闪电图标则表示十五公里范围内会有闪电。次三十分钟的闪电图标以中空图案显示，表示预报确定性较低。各位亦可观看『气象冷知识』：「天打雷劈」了解详细用法。

雷暴与闪电

2017年8月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00495-observe-the-observatory-to-prevent-lightning-strokes.html

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我们如何计算闪电发生的位置？

闪电定位系统同时应用了闪电方位探测技术及闪电讯号接收时间的定位技术。，当闪电探测器接收了电磁波，它会自行计算出电磁波来源的方向和到达的时间。跟着闪电探测器便会把这些数据，讯号的幅度和极性，连同接收站的号码传回中央计算机进行运算。

在上世纪七、八十年代，电子技术仍在萌芽的阶段。那时候科技人员已应用电子技术来探测云对地的闪电位置，其中有两种方法较为流行。第一种方法称为闪电方位探测技术，而第二种方法称为闪电讯号接收时间的定位技术。到了九十年代后期，随着全球定位卫星的建成和被广泛应用，以及高速的电子计算机出现，新的闪电定位系统便同时应用了以上两种定位方法，大大提高了探测效率和准确度。如前章所述，当闪电探测器接收了电磁波，它会自行计算出电磁波来源的方向和到达的时间。跟着闪电探测器便会把这些资料，讯号的幅度和极性，连同接收站的号码传回中央电脑进行运算。而在中央电脑资料库中，已存档了不同接收站的准确地理位置以进行分析。此外，数据分析的要求是同时要有最少两个接收站于数秒内传回有效的数据，中央电脑才会啓动运算程序。因此，当中央电脑收集到越多不同闪电探测站的数据，闪电的位置和发生时间的推算便会越准确。距离闪电发生位置越近的探测站，会越早收到电磁波讯号。中央电脑便根据不同接收站的讯号接收时间和方向，来估算闪电的发生时间和地点，并且会重复推算以得出准确的位置。运算的原理主要是根据三角学原理(参看图１)。中央电脑会根据闪电与探测站电磁波接收时间之差计算出不同探测站与闪电位置的距离。而以该距离作为半径画一个圆形。当所有圆形能相交在同一点上，并且从这点到各站的方向也符合电磁波接收的方向，这个运算便可得出闪电发生的位置了。

雷暴与闪电

2010年3月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00016-how-to-determine-the-lightning-location.html

sc

勿做避雷针

当雷暴发生时，避雷针把附近的雷电都吸引过来，然后引到地下去，保护建筑物不受雷击。在雷暴发生时，切勿站立在空旷的地方，或躲在高树或电线杆下面，以免成为避雷针，被雷电击中。

积雨云内急剧扰动的气流会令云中的冰晶互相碰撞，因而带电。一般来说，积雨云的上部带有正电荷，中下部带负电荷。而云底与地面产生感应，使地面带有正电荷。当正负电荷之间的电压到达某程度时，云与云之间或云与地面之间就会出现放电的现象。地面的电荷会根据地形而有不同的分布。在弯曲的地面上，电荷会比平地多一些﹙见图一﹚。高耸的物体，它本身就是地面上最弯曲的部分。当地面受积雨云感应而产生电荷时，它就会集中较多的电荷，而放电的机会则较高。因此，高耸的物体是较容易被雷电击中。避雷针就是利用这个原理而运作的。它是一条安装在建筑物顶部的金属棒，下部伸延至地底。当雷暴发生时，它把附近的雷电都吸引过来，然后引到地下去，保护建筑物不受雷击。在雷暴发生时，切勿站立在空旷的地方，或躲在高树或电线杆下面，以免成为避雷针，被雷电击中。

雷暴与闪电

2011年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00015-dont-be-a-lightning-rod.html

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闪电是否只击向高的对象？

有一个误解，认为闪电只会击向最高的对象。，即使你看见附近有一些高耸的物体，也不代表你完全没有雷击的危险。

大家都知道闪电的危险，但往往有一个误解，认为闪电只会击向最高的物件，现在让我们探索一下真相。闪电源于离地很高的雷雨云，除非当闪电已到达很接近地面的高度，地上的物件对其路径的影响其实非常低。较高的物件确实会因为它与闪电之间的空气阻隔较少而比较容易受到雷击。然而，要这个影响发挥作用，闪电必须处于物件非常近的距离，此距离大约等于物件的高度。例如一根4米高的桅杆只能吸引距离它4米以内的闪电。因此，即使你看见附近有一些高耸的物体，也不代表你完全没有雷击的危险。

雷暴与闪电

2011年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00013-does-lightning-always-strike-the-tallest-object.html

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雷暴引起的微下击暴流

由雷暴产生最强劲的下沉气流称为微下击暴流。

雷暴是香港春季和夏季常见的天气现象。 大多数雷暴由积雨云组成，每块积雨云复盖范围一般直径约数公里，高度约十公里或以上。雷暴能引发各种恶劣天气，包括暴雨，闪电，阵风，冰雹，水龙卷和龙卷风。强烈雷暴伴随著强对流，能够引起强下沉气流和暴雨。由雷暴产生最强劲的下沉气流称为微下击暴流，它由强烈雷暴所产生，气流冲向地面后会向四周扩散。微下击暴流维持很短时间，通常约5至15分钟，而且影响范围较小，直径只有约1至3公里。飞机经过微下击暴流会受到连串急速的气流变化，顺序为逆风（风吹向飞机），下沉气流（风从上向下吹），然后是顺风（风从后面吹向飞机）（图 1）。如此迅速的气流变化会危害飞机在降落和起飞时的安全。为应付微下击暴流的影响，飞机师需要及时采取纠正措施，以确保飞机安全。香港天文台在大榄涌设有一台机场多普勒天气雷达（图 2），用作探测微下击暴流和风切变，使飞机在香港国际机场升降时更加安全。机场多普勒天气雷达配备一套先进的电脑程式，能自动探测雷暴引起的微下击暴流和风切变现象，并以图像方式呈现在显示器上（图 3），供航空交通管制员和航空气象预报员参考，而微下击暴流和风切变预警信息亦会立刻发送至飞机师和航空机构， 并且每分钟至少更新一次。

雷暴与闪电

2011年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00025-microburst-induced-by-thunderstorms.html

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追踪雷暴、预测闪电---『机场雷暴和闪电预警系统』

『机场雷暴和闪电预警系统』巧妙地揉合实时闪电位置和天气雷达数据，自动发出黄色或红色闪电警告。当预计有云对地闪电在机场岛5公里范围内发生、或有强雷达回波在机场15公里内及在机场5公里内探测到云对地闪电，系统就会自动发出黄色闪电警告。当探测或预计云对地闪电在机场岛周围1公里内发生，就会发出红色闪电警告。

香港国际机场是世界上最繁忙的机场之一。2011年，在香港国际机场升降的航机便超过30万架次。每年雨季，由雷暴产生的云对地闪电可能会令在机场停机坪工作的人员、和在户外登机的乘客受到电击伤害。为此，香港天文台与香港国际机场合作，研发了『机场雷暴和闪电预警系统』，在保障机场员工和乘客的安全同时，亦尽量把对机场运作的干扰减到最小。『机场雷暴和闪电预警系统』巧妙地揉合实时闪电位置和天气雷达数据，自动发出黄色或红色闪电警告。其中用以预测闪电未来位置的技术名为『雷达回波相关追踪技术』，能计算出雷达回波图像上每个像素的移动矢量（TREC vector）。此技术的原理是先把雷达图像划分成多张同样大小的小图，然后比对接连两张（时间1及时间2）雷达图像，以时间1为基础，利用相关性找出时间2对应的小图，配对后两张小图在大图的位置就代表了雷达回波在这段时间内的移动矢量（图1），再利用外推法，便可计算闪电影响机场的时间。『机场雷暴和闪电预警系统』会发出红色和黄色闪电警告。当预计有云对地闪电在机场岛5公里范围内发生、或有强雷达回波在机场15公里内及在机场5公里内探测到云对地闪电，系统就会自动发出黄色闪电警告。当探测或预计云对地闪电在机场岛周围1公里内发生，就会发出红色闪电警告（图 2）。当黄色闪电警告生效时，停机坪上非必要的工作会停止。而当红色闪电警告生效时，为了保障位处停机坪的人员安全，无论是飞机加油、户外的乘客登机、下机、或者行李、货物的处理等停机坪上的所有户外运作都会暂停，待闪电过后才恢复运作。在这情况下，乘客提取行李的时间亦可能会延迟。

雷暴与闪电

2012年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00012-predict-lightning-positions-by-tracking-thunderstorms-airport-thunderstorm-and-lightning-alerting-system.html

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飑线与石湖风—2005年5月9日狂风大揭秘

「石湖风」一般是指从北面突然吹袭的狂风暴雨看，可说是飑线引致阵风的一种俗称。

「石湖风」一词在华南，特别是珠江三角洲一带流传甚久，但起源则无法稽考。一般是指从北面突然吹袭的狂风暴雨。从气象角度来看，「石湖风」可说是飑线引致阵风的一种俗称。飑线是由多个雷暴区或雷暴单体组成的强烈雷雨带。除了大雨及猛烈雷暴外，飑线移动快速及破坏力强，所经之处更会出现风向突变和风速急增的现象，相关连的狂风可达每小时百多公里，部分飑线亦会夹杂著冰雹及龙卷风。影响华南及其沿岸海域的飑线通常会在春末夏初时伴随著南下的冷锋或低压槽出现。另外，当热带气旋靠近华南时，其前沿的雨带也有时会出现飑线。飑线在雷达上的回波看似一条狭窄的强烈雨带，有时会像弧形的弯弓，宽约十至数十公里，长度则由数十到数百公里不等。过去部分经过香港的飑线也为本地带来伤亡及经济损失，2005年5月9日影响本港的强烈飑线便是一例。当时，葵涌录得高达每小时135公里的阵风，部分在该区货柜码头的货柜被吹倒，导致一人死亡，两人受伤。本港当日亦有超过100宗树木及棚架倒塌报告。巧合地，于四年前的同一日(即2001年5月9日)，香港同样受到飑线的吹袭，当时葵涌区货柜码头亦有50个货柜被吹倒。与飑线相关的狂风大雨亦会对海上或江中的船只构成重大威胁。在珠江口附近就分别于1980、1983及1985年发生渡轮在飑线的狂风暴雨下翻沉的惨剧，共造成数百人死亡。

雷暴与闪电

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00030-squall-lines-and-shi-hu-feng-what-you-want-to-know-about-the-violent-squalls-hitting-hong-kong-on-9-may-2005.html

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「西北石湖风」与「东北石湖风」

与「西北石湖风」相关的弧形飑线通常会自珠江口西北部移向香港。「东北石湖风」的飑线通常会从内陆移至新界北部或东北部。

「石湖风」是飑线引致强阵风的一种俗称。飑线是由多个雷暴区或雷暴单体组成的强烈雷雨带。飑线移动快速并具破坏力，横扫之处会出现瞬间风速飙升及风向突转的现象，相关阵风的风速可达每小时百多公里。较强的飑线除伴随著大雨及猛烈雷暴外，更有时会夹杂著冰雹及龙卷风。飑线一般会在雷达图像上呈现为一条狭长的强烈雨带，有时会像弧形的弯弓，宽约十至数十公里，而长度则可由数十到数百公里。在春末夏初，当冷锋或低压槽南下影响华南及其沿岸地区时，如配合大气层上空有扰动由西向东经过的话，「西北石湖风」便可能会形成。与「西北石湖风」相关的弧形飑线通常会自珠江口西北部移向香港，首先影响新界西北部如流浮山、元朗等地区，然后再向东横扫其他区域。有关「西北石湖风」的文章，请参看天文台教育资源另文「飑线与石湖风-2005年5月9日狂风大揭秘」。此外，当热带气旋移至台湾附近海域时，其外围雨带仍未影响本港，而热带气旋的下沉气流一般会使华南沿岸地区云量稀少。在长时间的日照下，广东内陆地区下午会变得酷热，地面温度上升可能会激发雷暴产生。由于当时该区大气层中层的背景风一般为北至东北风，因此内陆产生的雷暴会移近本港。而当多个雷暴区或雷暴单体组成飑线时，便形成俗称「东北石湖风」的现象，该飑线通常会从内陆移至新界北部或东北部，然后再向南移动影响其他地区。2008年7月27日影响本港的强烈飑线便是「东北石湖风」的一例（图一至图四）。当该飑线经过新界东北部时，大尾笃录得每小时超过100公里的阵风，而新界部分地区亦有冰雹报告。

雷暴与闪电

2011年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/thunderstorm-and-lightning/00027-northwest-shi-hu-feng-and-northeast-shi-hu-feng.html

sc

水的四季形相 - 春

在春季，间中有冷锋过境，随后带来干燥的北风。反之，香港亦常常受到暖湿的海洋气流影响，令天气变得极为潮湿，出现薄雾或雾的情况。在香港，最常见的是春季的平流雾。相信大家都会记得本年2月较往年同期特别潮湿，家中的雪柜、洗衣机或墙壁都挂着水珠，就似在冒汗一样。这种现象便是我们所谓的“回南”天气所致。

我们称包围著地球的空气为大气。大气和人类及地球上各式各样的生物有著密切的关系，就像鱼类必须生活在水中一样，我们生活在地球大气的底部，一刻也无法离开大气。大气有著各样的物理特性如温度、湿度、风速、气压和降水等等，它们的变化时刻影响我们的活动与生存。我们将会以一系列的文章介绍大气中各样元素或特性在四季的变化，使读者能对大气有更深入的了解。本文会以「水」在春季时出现的一些特征为题，开始我们的大气之旅。大气时时刻刻都在运动，使各地的热量和水份得以交换。香港属亚热带气候带，四季的天气各有特色。在春季，间中有冷锋过境，随后带来干燥的北风。反之，香港亦常常受到暖湿的海洋气流影响，令天气变得极为潮湿，出现薄雾或雾的情况。在香港，最常见的是春季的平流雾，这段期间广东沿岸海域的海面温度仍然较低，当从较远海洋而来的暖湿空气靠近时，气温便会受下面较凉的海面影响而下降，空气中的水气亦随之凝结成小水滴，雾便会出现﹙见图﹚。 相信大家都会记得本年2月较往年同期特别潮湿，家中的雪柜、洗衣机或墙壁都挂著水珠，就似在冒汗一样。这种现象便是我们所谓的“回南”天气所致。从气象及物理的角度解释，当冷空气刚走，另一股暖湿的海洋气流迅速补充之时，墙壁、地板和室外玻璃的表面温度仍然较低，空气中的水气在遇上这些表面时便很容易凝结成水点，而由于这些表面的吸水能力低，所以有利小水点聚集而形成可见的水珠。不过，随著气温逐渐回升，水气开始升腾，“回南”天气的种种现象亦会随之减退。

天气现象

2010年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00039-the-looks-of-water-in-spring.html

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水的四季形相 - 夏

在夏季，香港不时会受到暴雨的影响而出现水浸和山泥倾泻等情况，为生活带来不便。为何夏季会出现较多的暴雨?暴雨形成的主要物理条件是要有充足的水汽供应、强烈的气流上升运动和不稳定的大气....

在夏季，香港不时会受到暴雨的影响而出现水浸和山泥倾泻等情况，为生活带来不便。那么为何夏季会出现较多的暴雨？暴雨形成的主要物理条件是要有充足的水汽供应、强烈的气流上升运动和不稳定的大气，以下为大家逐一介绍。在本港，暴雨的水汽可以是来自偏南方向的南海或孟加拉湾，也可是来自偏东方向的西太平洋。在夏季，巨大的中国大陆地面受热，温度上升较海洋快和急，形成海陆表面温度悬殊，产生了季候风，由海洋吹向陆地，输送充足的水汽。强对流活动一般发生在夏天，当湿润的地表受到阳光照耀时，大量水分会被蒸发，湿暖的空气会引起强烈的上升气流。当水汽上升至某一高度便会被冷却及凝结成小水滴，然后形成厚厚的积雨云﹙见图﹚。云内的水滴受上升运动的影响会不断聚集及增大，直到重量过大至不能被上升气流所承托时，就急剧地降落到地面引发暴雨。空气的稳定性会受湿度和温度影响，冷的干空气一般较为稳定，不利上升运动。反之，潮湿而温暖的空气则较不稳定。在夏天的大部分日子里，低层空气会较为暖而湿，而上层的空气则干而冷，当湿暖空气向上升而凝结成云的时候，会释放出大量的热量，有助空气上升，进而引发向上抽气的效果。如果有许多云团集结在一起，那么这种抽气的效果就会非常强大，足以使低层大气的气压降低，并将四周的湿暖空气源源不断地引到云体内，促使积雨云充分发展，继而带来滂沱大雨。另外，大气的运动和流水一样，常产生波动或涡旋。这些波动或涡旋能帮助气流上升，加剧了暴雨的形成。虽然暴雨会为生活带来不便，也有造福人类的一面，适量的雨水不单可以舒缓旱情，亦可为炎热的夏天带来一点凉意。此外，在水资源日趋紧张的情况下，雨水更是我们要收集和利用的宝贵资源。

天气现象

2011年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00040-the-looks-of-water-in-summer.html

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水的四季形相 - 秋

常说「秋高气爽」，此话何解?香港的夏季主要受偏南气流影响，潮湿多雨。到了秋天，源自内陆的东北季候风日盛，雨量和云量亦随之减少，天气变得干燥。

相信大家在潮湿炎热的夏天中，都会盼望秋天能早点到来，为我们带来清爽凉快的天气。秋天是寒暑交替的季节，虽然偶有一两场降雨，但整体上天气逐渐变得较为干燥和清凉。「水」在秋季显得较为逊色，远不及在春、夏两季来得多变。大家常说「秋高气爽」，此话何解? 从气象学的角度来看又有什么物理解释?香港的秋季一般较其他季节为短，带来的感觉并不明显，但在中国大部分地区，秋季却相当有特色。据气候资料显示，北京、上海、武汉、兰州、乌鲁木齐和拉萨等地，秋季的温度怡人，平均降雨日数远较夏季为少。按气候规律来说，在经过夏天雨水的冲洗后，初秋空气中的尘埃杂质大为减少，大气的透明度亦显著提高。根据散射定律，当空气中的尘埃及其他较大微粒减少后，天空在散射波长较长的偏红光波的能力转弱，反而突显了对波长较短的紫光和蓝光的散射（图1），因而天空看上来变得更蔚蓝。香港的夏季主要受偏南气流影响，潮湿多雨。到了秋天，源自内陆的东北季候风日盛，雨量和云量亦随之减少，天气变得干燥。此外，华北、华中和华东的雨季基本结束，北方干冷气团的势力逐渐增强，一步一步向南扩展，迫使夏季持续影响内陆上空的暖湿空气向南撤离，大气中的云雾随之减少，天气变得爽朗怡人。不过亦有例外情况。由于秋天是交替的季节，天气系统一般较弱，在干燥而又微弱的东北季候风影响下，加上日间的太阳照射，容易做成海面和陆地出现明显的温差，引起海陆风效应，沿岸地区可以局部转吹湿暖的偏南风，与大范围背景的东北风汇合，形成辐合区。这个辐合区会随著海风的扩展继续往内陆推进，因此下午的雷雨通常集中于内陆地区。在晚间，情形相反，陆地因辐射冷却， 地表温度下降较快，海风逐渐消退，陆风相对增强并将辐合区往南推，为香港等沿岸地区带来雨水（图2）。

天气现象

2011年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00041-the-looks-of-water-in-autumn.html

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水的四季形相 - 冬

由于香港处于亚洲大陆这片广阔陆地的东南部边缘，冬季的天气有别于一般亚热带地区。在冬天，亚洲大陆中北部地区如西伯利亚等地天气变得寒冷，冷空气在这些地区逐渐积聚。与此同时，由于陆地比海洋散热较快，形成冬季季候风，由陆地吹向海洋方向，将冷空气从北方带来沿岸地区影响我们。

香港位于亚热带，纬度与夏威夷相若，但一年当中的温度变化却比夏威夷大，香港的夏季和冬季的月平均温度可相差超过10oC。由于香港处于亚洲大陆这片广阔陆地的东南部边缘，冬季的天气有别于一般亚热带地区。在冬天，亚洲大陆中北部地区如西伯利亚等地天气变得寒冷，冷空气在这些地区逐渐积聚。与此同时，由于陆地比海洋散热较快，形成冬季季候风，由陆地吹向海洋方向，将冷空气从北方带来沿岸地区影响我们。当寒冷的冬季季候风抵达香港时，气温会显著下降，若气象条件适合，郊区和高地便有机会出现结霜的情况。结霜是一种天气现象，一般可分为由辐射冷却造成的霜﹙辐射霜﹚、平流霜及雾淞。在香港较多出现的是辐射霜，本文会重点介绍这种霜的成因。在寒冷季节的清晨，偶尔见到草叶上、土块上一层薄薄白色的冰晶便有可能是辐射霜，它的出现不单和当时的气象条件有关，与所依附著的物体本身的属性也有关系。当物体受辐射冷却影响，表面温度迅速下降时，贴近物体表面空气温度相对较高，空气会冷却并同时将多余的水汽释放出来。如果温度降至0oC或以下，水汽会在物体表面上凝华成冰晶，这就是霜。凝华是指一种物质从气态不经过液态直接转化为固态的过程，是一种释放热能的反应，常见的例子便是结霜（图1）。除物体表面和空气温度外，云对地面辐射冷却会有妨碍，多云的情况下辐射冷却会较弱，不利于霜的形成。因此，霜大多出现在晴朗的晚上，也就是地面辐射冷却最强的时候。风对于霜的形成也有很大的影响。在微风的时候，空气可缓慢地流过较冷的物体表面，同时不断输送水汽，有利于霜的形成。相反，在风大的时候，空气流动急速，未能充分接触物体表面，同时，空气容易互相混合，不利于温度降低，妨碍霜的形成。转眼一年，四季循环。本文是此文章系列中最后的一篇，希望读者能对大气有更深入的了解及更能欣赏四季的变化。

天气现象

2012年3月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00042-the-looks-of-water-in-winter.html

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冰粒 – 香港罕见的冬季降水现象

小冰粒是如何形成？它和降雪又有什么分别呢?小冰粒产生的过程中，空中存在由雪花融化而成尚未凝结的水点，这些水点遇到冷的物件时便结成冰依附其上。这种现象对飞行中的飞机造成危险，称为积冰现象。

冰粒 – 香港罕见的冬季降水现象 黄秀霞、张冰 2017年2月 2017年1月香港的气温比正常暖，在春节大家有否趁假期到北方较冷的地方，感受在寒冷天气下过白色新年的气氛呢? 在香港能看到雪景的机会确实很低，但是各位还记得去年(2016年) 初的那次强烈寒潮吗? 当时香港虽然没有下雪，但却出现了更罕见的冬季降水现象 – 小冰粒。 小冰粒是如何形成？它和降雪又有什么分别呢? 空气中的水汽冷却会凝结成雨点，当温度足够低于冰点时，水汽会直接凝结为固态的冰晶并组合成为雪花。冬天高空的气温很冷，如有足够的水汽，雪花便开始形成。大气层一般是随高度越高，温度越低。雪花受地心吸力下降时，如周围温度高于冰点，便会开始融化。如周围温度足够低以致雪花下降到地面时没有融化或未全部融化，我们便可观测到下雪现象。 但如果温度不是随高度变的越低，而是中间夹着一层较暖的空气层(如图1)，会发生什么事呢? 雪花会先融化成雨滴，当雨滴下降至零度以下的冷层时，雨滴再凝结成为小冰粒。和轻轻飘落的雪花不同，由于冰粒较硬，落在地面或硬物上甚至会弹来弹去。 2016年1月24日，香港受一股强烈寒潮影响，天气非常寒冷。当日下午在香港国际机场首次观察到冰粒这种罕见的冬季降水现象，高地亦有冰粒及广泛的结冰报告。图2是当日在大帽山雷达站附近观察到的冰粒及结冰现象。图3是那天早上的温熵图，它能显示大气层的垂直结构，黑色线及红色线分别是温度及露点随高度的变化。图五中可见当天大气底部有两个零度以下的冷层(用蓝色标示)，它们之间相隔著较暖的空气层(用橙色标示)，正好符合产生冰粒的条件。 小冰粒产生的过程中，空中存在由雪花融化而成尚未凝结的水点，这些水点遇到冷的物件时便结成冰依附其上。这种现象对飞行中的飞机造成危险，称为积冰现象。当天政府飞行服务队的直升机在大帽山执行拯救任务时就因遇上机身结冰的问题要临时降落到石岗机场进行除冰，机场气象所亦收到数班航机报告机身出现积冰。 迷人天气现象的背后往往带有一些危险性，大家在欣赏之余也要注意安全呢!如欲阅览更多有关冬季降水的文章，请浏览香港天文台网志和教育资源： https://www.hko.gov.hk/tc/blog/00000190.htm https://www.hko.gov.hk/tc/blog/00000160.htm 图一   冰粒形成的概念图。 图二   2016年1月24日在大帽山雷达站观察到的冰粒(左)及结冰(右)现象。 图三   2016年1月24日早上的温熵图。 2017年1月香港的气温比正常暖，在春节大家有否趁假期到北方较冷的地方，感受在寒冷天气下过白色新年的气氛呢? 在香港能看到雪景的机会确实很低，但是各位还记得去年(2016年) 初的那次强烈寒潮吗? 当时香港虽然没有下雪，但却出现了更罕见的冬季降水现象 – 小冰粒。小冰粒是如何形成？它和降雪又有什么分别呢?空气中的水汽冷却会凝结成雨点，当温度足够低于冰点时，水汽会直接凝结为固态的冰晶并组合成为雪花。冬天高空的气温很冷，如有足够的水汽，雪花便开始形成。大气层一般是随高度越高，温度越低。雪花受地心吸力下降时，如周围温度高于冰点，便会开始融化。如周围温度足够低以致雪花下降到地面时没有融化或未全部融化，我们便可观测到下雪现象。但如果温度不是随高度变的越低，而是中间夹着一层较暖的空气层(如图1)，会发生什么事呢? 雪花会先融化成雨滴，当雨滴下降至零度以下的冷层时，雨滴再凝结成为小冰粒。和轻轻飘落的雪花不同，由于冰粒较硬，落在地面或硬物上甚至会弹来弹去。2016年1月24日，香港受一股强烈寒潮影响，天气非常寒冷。当日下午在香港国际机场首次观察到冰粒这种罕见的冬季降水现象，高地亦有冰粒及广泛的结冰报告。图2是当日在大帽山雷达站附近观察到的冰粒及结冰现象。图3是那天早上的温熵图，它能显示大气层的垂直结构，黑色线及红色线分别是温度及露点随高度的变化。图五中可见当天大气底部有两个零度以下的冷层(用蓝色标示)，它们之间相隔著较暖的空气层(用橙色标示)，正好符合产生冰粒的条件。小冰粒产生的过程中，空中存在由雪花融化而成尚未凝结的水点，这些水点遇到冷的物件时便结成冰依附其上。这种现象对飞行中的飞机造成危险，称为积冰现象。当天政府飞行服务队的直升机在大帽山执行拯救任务时就因遇上机身结冰的问题要临时降落到石岗机场进行除冰，机场气象所亦收到数班航机报告机身出现积冰。迷人天气现象的背后往往带有一些危险性，大家在欣赏之余也要注意安全呢!如欲阅览更多有关冬季降水的文章，请浏览香港天文台网志和教育资源：https://www.hko.gov.hk/tc/blog/00000190.htm https://www.hko.gov.hk/tc/blog/00000160.htm 图一   冰粒形成的概念图。 图二   2016年1月24日在大帽山雷达站观察到的冰粒(左)及结冰(右)现象。 图三   2016年1月24日早上的温熵图。 https://www.hko.gov.hk/tc/blog/00000160.htm 图一   冰粒形成的概念图。 图二   2016年1月24日在大帽山雷达站观察到的冰粒(左)及结冰(右)现象。 图三   2016年1月24日早上的温熵图。

天气现象

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00487-ice-pellets-v-a-rarely-observed-winter-precipitation-phenomenon-in-hong-kong.html

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冰雹与钩状回波

落雹是一种自然现象，在香港并不常见，平均每一至两年才出现一次。较大的冰雹会破坏农作物，打破窗户，温室玻璃和汽车挡风玻璃等。天气雷达是天文台监测冰雹的主要工具，雷达图所显示的回波反射率及其形状为识别冰雹提供了重要线索。

落雹是一种自然现象，在香港并不常见，平均每一至两年才出现一次。较大的冰雹会破坏农作物，打破窗户，温室玻璃和汽车挡风玻璃等。在过去二十年（2000年1月至2020年8月），香港共有11日录得冰雹报告。近年本地较大规模落雹的一次，发生于2014年3月30日晚上。当晚受低压槽影响，香港广泛地区出现滂沱大雨及强烈雷暴并伴随落雹，天文台更需要发出黑色暴雨警告信号。在暴雨期间，天文台收到本港多处地区的冰雹报告，大部分报告的冰雹大小约 20 至 30 毫米（图一）。冰雹是强雷暴中产生的大冰粒。强雷暴出现时，大气的垂直运动十分猛烈。由于大气对流层的温度一般随高度增加而下降，当较暖湿空气上升时，空气中的水分会遇冷凝结。由于上升气流猛烈，水汽会被带到冻结层以上并不断打滚，凝结成冰粒。打滚过程冰粒不断吸收水分，像＂雪球＂般越滚越大，最后当上升气流不能再承托冰粒重量时，这些超重的冰粒便会跌落地面，形成落雹[1]（图二）。天气雷达是天文台监测冰雹的主要工具，雷达图所显示的回波反射率及其形状为识别冰雹提供了重要线索。冰雹形成于强雷暴中，在雷达图中除了有很强的回波反射率外，有时甚至会出现一种呈＂钩＂状的回波结构，称为「钩状回波」，如2014年3月30日晚上的雷达图便出现了清晰可见的钩状回波特征（图三）。钩状回波是超级单体雷暴的一个重要特征，代表与强雷暴相关的积雨云发展已经相当旺盛。此时积雨云中强劲的上升气流甚至令雨水无法落到地面，导致底层出现弱回波区，＂钩＂状的回波结构便因而形成。除了冰雹及强雷暴外，钩状回波有时更伴随龙卷风或水龙卷的出现，是一种代表破坏性极强的回波特征。大家如果以后在雷达图中发现钩状回波有机会影响自己时，切记要避之则吉，特别若是身处户外的话，应立即躲入坚固的建筑物内。钩状回波与冰雹的出现有一定关联性，但亦非必然，不是每次有钩状回波就表示有冰雹，反之亦然。预报员需要综合众多的观测去判断落雹的可能性，例如天文台近年添置的大老山双偏振S波段多普勒天气雷达（图四），便大大提升了监测冰雹的能力[2][3]。

天气现象

2020年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00550-hail-and-hook-echo.html

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临近冰点的香港 - 历史角度

香港位于亚热带，气候相对和暖，一些寒带地区在冬季常见的天气现象，例如下雪，在香港属于较为罕见，本地市民甚少甚至从没在香港见过。根据历史气象记录、目击者报告和文件，在 1948 年 1 月至 2014 年 2 月期间，香港冬季曾有结霜、结冰、雾淞、雨夹雪（或称夹冰丸）和降雪等五种特殊天气现象的报告

香港冬季特殊天气现象的气候记录香港位于亚热带，气候相对和暖，一些寒带地区在冬季常见的天气现象，例如下雪，在香港属于较为罕见，本地市民甚少甚至从没在香港见过。根据历史气象记录、目击者报告和文件，在 1948 年 1 月至 2014 年 2 月期间，香港冬季曾有结霜、结冰、雾淞、雨夹雪（或称夹冰丸）和降雪等五种特殊天气现象的报告，在本文中统称为「香港冬季特殊天气现象」。图 1 和图 2 分别列出这些天气现象按年份和月份的出现日数。从分布图中可见，结霜、结冰、雾淞、雨夹雪和降雪按次序愈见罕有。当中，雾淞、雨夹雪和降雪报告非常少，过去 66 年中仅有数次。除 1987 年 11 月曾有过一次结霜报告外，其余的冬季特殊天气现象皆在十二月至三月期间发生。有关分辨这些特殊现象的方法，详见同系列网志：「临近冰点的香港 - 观测角度」。降雪是香港最罕见的冬季天气现象，自 1948 年以来仅有四次报告，分别在 1967年2月2日、1967年12月13日、1971年1月29日及1975年12月14日(见表一)。第一个报告的地点是在歌连臣角惩教所，而另外三个报告均在大帽山近山顶的位置。香港最冷的一天除战后的四个降雪报告外，香港在 19 世纪末亦曾经历过一次闻名的冰雪天气过程。事发在1893年1月，当时香港的行政范围仍然局限在九龙界限街以南。 1月15日至18日期间，香港天气极其严寒，天文台的气温在1月18日的早晨降至 0.0 度，是自1884年有记录以来最低，自此亦从未被打破。在高地如港岛山顶和植物公园 (1975 年正式易名为香港动植物公园，俗称「兵头花园」) 的气温更低于零度。根据证人的报告，16 及 17 日在山顶上有显著的结冰现象出现，而当时的《德臣西报》 (又译名为《中国邮报》，是香港的第二份报纸，原名为 “The China Mail”) 有这样的报导：「山顶的居民谈及山区出现大幅结冰，导致许多路面被冰所复盖，变得难以站稳及非常危险」。报导亦提及冰柱沉重地挂在电话线上。当时有一位 L. Gibbs 先生在一份时称“Hong Kong Naturalist” 的期刊中提到：「雨一落下便结冰，我清楚记得当我抵达马己仙峡道时，我穿的厚外套已经被冻得僵硬」[1]。从这些栩栩如生的描述及根据「临近冰点的香港 - 观测角度」一文中有关冬季降水天气的特征，当时的结冰现象好可能由冻雨所导致。虽然当时在天文台并没有观测到降雪，但是首任天文台台长在他的报告中指出山上好像被雪和白霜所复盖。而且，在香港以北及以东的广东（即界限街以北）有暴风雪报告 [2-3]。时任植物及林务总监 Charles Ford 先生印象深刻，忆述当时的冰雪情境如下 [2] (图3)：「在大陆和大屿山的所有山头均变为白色及有结冰，而大屿山其中一个山峰 (高 3147 呎) 从山顶至往下数百呎看来像盖著雪。早于 1 月 15 日傍晚，位于大陆的大帽山山顶 (高约 3300 呎) 已呈现白色一片，大概是冰或雪。」1883年降雪的美丽误会在网上曾经流传一张乐群楼 (Foochow Club) 和街道上满布积雪的旧照片，并引起很多有关在 1883 年 (香港天文台成立那年) 香港曾降大雪的猜测。但事实上照片中的乐群楼 [4]位于福建省福州市，不是在香港。天文台的报告中亦没有任何 1883 年出现降雪的记录。

天气现象

2014年4月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00480-hong-kong-at-freezing-point-historical-perspective.html

sc

临近冰点的香港 - 观测角度

如何分辨不同种类的冬季特殊天气现象？这些现象主要出现于 12 月至 3 月之间。它们的差别在于形成过程、晶体结构和外型，与及形成时的天气状况。

2013 年 12 月和 2014 年 2 月香港受寒潮影响期间，本地媒体和社交网络上引起过一些有关香港雪影的谈论。一些热心人更无惧严寒跑到大帽山盼望一睹雪景。香港天文台亦收到数个怀疑出现冬季特殊天气现象的查询，部分并且附上影片和照片。我们非常感谢市民向天文台提供这些特殊天气的观测资料！如何分辨不同种类的冬季特殊天气现象？根据天文台在 1948 年 1 月至 2014 年 2 月期间的记录，在强烈寒潮及大气条件适合的情况下，香港的冬季过去曾有五种特殊天气现象的报告，包括结霜、结冰、雾淞、雨夹雪 (或称夹冰丸) 甚至降雪 (相关的历史资料及气候统计结果，详见同系列网志：「临近冰点的香港 - 历史角度」)。这些现象主要出现于 12 月至 3 月之间。它们的差别在于形成过程、晶体结构和外型，与及形成时的天气状况 [1-5] (详见附件 1)。图一 (a)、一 (b) 和 一(c) 分别显示香港曾观测到的结霜、结冰及雾淞现象的例子。图 2 为出现不同冬季降水天气的典型大气条件示意图。最近的大帽山个案我们可以尝试利用 2014 年 2 月 10 日晚上约11时在大帽山雷达站外出现的「怀疑降雪」报告作为例子，以说明如何辨别冬季降水天气类型。当晚有人目睹和录影了约 2 至 3 分钟怀疑固体降水，随后变成液体降水的过程。目击者同时亦提供了数张地上和叶面上有结冰的照片。当时在大帽山自动气象站录得的气温约为零下 1 度至零下 2 度，没有测量得到的雨量。 高空探空资料显示该晚的冻结高度 (freezing level) 约为 3400 米，表示如在有利的大气条件下，雪可在这高度之上形成。但在 1200 米与 2500 米之间为相对温暖（约 5 至 9 度）及水气饱和的一层。在香港国际机场的微波辐射计探测到的垂直剖面亦显示在 1 公里高的地方有一层冷空气（约 0 至 2.5 度），而之上是较温暖和水气饱和情况。回看图2所示的情景，2 月 10 日晚上在垂直方向的气温变化正好符合出现雨夹雪或冻雨的条件。这显示即使大帽山山顶之温度是零度以下，其上空仍然是相对温暖及水气饱和的厚云层。任何从高空降下的雪花，在穿过这较暖层时都会融化，因此降雪能到达地面的可能性是非常低。较可能出现的情形是融化中的雪花或雨点在遇到近大帽山地面的零度或以下温度时再度凝结成细小的冰丸。换言之，当晚在大帽山的天气现象好可能是非常轻微的雨夹小冰丸和地面轻微结冰（冻雨）的情况。昔日降雪报告「悬案」？天文台在二次大战之后共收过四次降雪报告，全发生于多年之前，分别在 1967年2月2日、同年12月13日、1971年1月29日及1975年12月14日。当时的仪器观测相对贫乏，对事发当时、当地的气象环境掌握不多，主要是地面的气温。当时对降雪现象的评估，主要基于证人的描述以及最接近事发时的大气数据。除1975年的个案外，其他三次降雪报告中的气温皆高于零度，那些现象真的是降雪吗？有没有可能是融化中的雪花、雨夹雪，甚至是其他呢？假如纯粹以物理学的角度考虑，雪在显著高于零度的环境中确实不能长时间保持固态。但若果温度只是稍高于零度，再配合足够干燥的环境，雪花降下时仍有可能维持不完全融化甚至不融化。1967 年 12 月 13 日案例的高空探空资料正好显示有这种干燥条件。至于 1971 年 1 月 29 日及 1967 年 2 月 2 日两案例，环境条件没有那么干燥，对雪花保持固态相对不太有利，因此我们仍不能排除这些个案或与融化中的雪花或雨夹雪有关的可能性。若有时光隧道，能把现代的先进仪器带到过去的事发现场的话，那就容易判断得多了。

天气现象

2014年4月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00481-hong-kong-at-freezing-point-observation-perspective.html

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香港难得一见的雾淞奇境

雾淞常常冻结在草木或岩石上，并且向着迎风面不断增长，最后造成羽毛状的外观。由于空气中含有无数微小的水滴，在严寒的天气里，小水滴被极度冷却，一接触到温度处于冰点以下的物体表面，会立刻冻结，成为纯白冰晶，而大量冻结的冰晶即形成雾淞。

2010年12月15至18日，华南受一股强烈冬季季候风影响。12月16日，香港天气寒冷，初时有几阵雨，吹清劲至强风程度北风，高地间中吹烈风，图一为当日早上八时的天气图。天文台当日早上气温下降至8.1 度，而大帽山的气温更迅速下跌至冰点（0℃）以下（见图二）。由于多云及风势颇大（见图三），大帽山气温从午夜时约3度持续下降，日间气温徘徊在零下二度左右（见图 二）。在这期间，天文台职员在大帽山气象站附近（图四）观测到雾淞的奇境。雾淞和霜形成的条件不同（在多云或大风的日子并不利于霜的形成，详情见另文）。由于空气中含有无数微小的水滴，在严寒的天气里，小水滴被极度冷却，一接触到温度处于冰点以下的物体表面，会立刻冻结，成为纯白冰晶，而大量冻结的冰晶即形成雾淞（图五）。当日早上，由于刚下完雨，大帽山温度低而湿度高，山上云雾笼罩，水气充足并有强风吹拂，有利雾淞的形成（ 图六）。雾淞常常冻结在草木或岩石上，并且向著迎风面不断增长，最后造成羽毛状的外观（图七） 。羽状冰晶的长度从几公分到几十公分不等，甚至有结成团块的情况，或者把地面整棵矮树包裹起来。雾淞形态多变，经常展现出雪树银花的耀眼风姿，为寒冬大地带来华丽的装饰（图八）。其实雾淞在中国东南部以至台湾并非罕见的现象，在这些地区，人们若在冬季强寒流影响下攀登高山，会有不少 机会亲眼目睹雾淞。从分布位置来看，山坡迎风面的上部最容易累积雾淞，其形成范围也最广。但是雾淞形态并不易维持，真正存在的时间很短，一经阳光照射便即 融化，迅速消失。当日早上香港因为云层较厚并刮著大北风，大帽山山上水气充足，温度维持在冰点之下（图二），这才让天文台职员拍摄到在香港难得一见的雾淞 现象，算是我们的缘份吧！

天气现象

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00036-a-rare-spectacular-sight-of-rime-in-hong-kong.html

sc

朝云晚雾、一目了然 – 高分辨率高空观测数据有助解构云雾天气

探空仪用于测量及计算大气层不同高度的风向、风速、温度、湿度和气压，为天气预报提供不可或缺的数据。

自2005年开始，天文台利用一套自动高空探测系统（图一），每日约上午8时及晚上8时在九龙京士柏气象站定时发放附有探空仪的气象气球，以测量及计算大气层不同高度的风向、风速、温度、湿度和气压等数据，提供天气预报不可或缺的资料。由于早年资讯科技没有现今那么发达，通讯网络传输速度较慢，故需严格规范气象数据的格式，务求在指定时间内完成数据传输。当时只有把高空数据削减为只显示大气层中某特定气压层的数据，层与层之间的数据唯有被省略，以致显示高空气象资料的温熵图较为粗疏（图二）。时代进步，探空仪现能每两秒量度气象数据一次，而传输频宽基本上可满足大量数据传输，因此数据量可大大提升，从而制成高解像温熵图，让预报员可作更仔细分析（图三）。天文台最近推出的「户外摄影天气资讯」网页亦提供了详细的高空观测资料给公众参考，方便有兴趣拍摄云雾天气的朋友计划拍摄活动。图四显示2016年4月7日早上大气低层的观测资料。当日早上有雾和低云，1,000米以下非常潮湿，500至600米间的大气更接近饱和（即相对湿度接近百份之一百），从太平山拍摄的天气照片（图五）可看到维港四周都被云雾围绕著，彷如仙境！

天气现象

2016年7月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00482-cloudy-morning-or-foggy-night-high-resolution-upperair-observations-help-catch-them-right.html

sc

雪脊

在南极洲一种常见的现象，就是在广阔的雪地和冰面上形成涟漪状的冰雕 ，这些雪面波纹现象就是「雪脊」。

在南极洲一种常见的现象，就是在广阔的雪地和冰面上形成涟漪状的冰雕。从远处看，就像沙滩上的沙丘。 这些雪面波纹现象就是「雪脊」，是被风侵蚀而形成的，它们的大小从几公分至几公尺高不等。有别于沙丘上的波纹，雪脊的脊线一般是与风向平行。当比较松软的雪受到风侵蚀而脱离较结实的雪时，便会产生复杂及有锯齿特色的冰雕﹙相片(2)和相片(3)﹚。

天气现象

2012年3月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00139-sastrugi.html

sc

香港的结霜天气

霜是由空气中的水汽凝结的冰晶，并聚集在冰冷的对象表面之上。当物体表面的温度降至冰点以下，霜就会在其表面形成。

在北方，经过一晚天朗气清的冬夜，草叶上常常会复盖著一层薄霜，在清晨的阳光照耀下闪闪发光。北方人常把这种现象叫「下霜」。翻开日历，每年10月23日或24日（西历），总有「霜降」这个节气。霜降是秋季的最后一个节气。过了这一天，北方开始有频密的冷空气活动，而霜也较常在清晨出现。虽然我们知道雨及雪是从天空降下来的，可是谁也没有看到过霜从天而降。其实，霜不是从天空掉下来的，而是在近地面形成的。霜是由空气中的水汽凝结的冰晶，并聚集在冰冷的物件表面之上。当物体表面的温度降至冰点以下，霜就会在其表面形成。霜是由呈针状的冰所组成，并在物体表面结晶而成。它的形成是凝华现象，即水汽不经过液态直接凝结成冰晶 。跟据结霜的成因及其冰晶的外貌，霜可以分为多种不同类型，如白霜、平流霜、霜花等等。白霜是香港在冬季里最常见的霜。它是指呈白色的冰晶聚集在地面或其他无遮蔽的物体表面，如在树叶边沿、电线木杆及汽车的挡风玻璃。晚间的辐射冷却是形成白霜的主要原因，所以白霜又名辐射霜。在天朗气清及微风的情况下，辐射冷却可以把地面及无遮蔽的物体表面的温度降至冰点以下，白霜便会在冰点以下的表面形成。云量及风力均会影响辐射冷却的效果，在多云或大风的夜晚并不利于霜的形成。在香港，结霜出现时，天文台录得的气温一般是在摄氏零度以上，这是因为气温是离地面约两米高所量度的，而该处一般较地面为暖。香港冬季的气候不算严寒，一般来说，市区的最低气温只会稍低于摄氏10度，但是高地或新界北部地区有时亦会有结霜现象。图二为由1955年至2009年间香港录得的每月结霜总日数，数据显示结霜通常出现在12月至2月，也是香港最寒冷的时间。地面结霜会为种植生果及蔬菜的农民带来经济损失，农作物结霜之后温度处于冰点以下，其组织会被冻坏。因此，天文台如预料地面会有结霜现象，便会向农民发出霜冻警告。

天气现象

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00037-frost-in-hong-kong.html

sc

冰晶积冰可损害飞机引擎

当飞机飞进一个有很多冰晶的空域时，冰晶会被喷射引擎吸入，并在较暖的引擎内表面融化，形成一层水膜，由于水膜具“黏性”，令更多的冰晶累积起来变成冰块，影响引擎运作。更甚的是当冰块在引擎内脱落时，可能会损毁引擎或令引擎短暂失灵，影响飞行安全。

2014年在这里跟大家谈过飞机积冰[1]，当时也提到高空「冰晶积冰」这个现象，那「冰晶积冰」又是什么一回事？大部分的民航飞机除了在爬升或降落时，飞行高度通常会在三万英呎或以上。在这高度的气温一般低于摄氏零下40度，空气中的水汽含量很低，并会凝结成冰晶。当飞机飞进一个有很多冰晶的空域时，冰晶会被喷射引擎吸入，并在较暖的引擎内表面融化，形成一层水膜，由于水膜具“黏性”，令更多的冰晶累积起来变成冰块，影响引擎运作。更甚的是当冰块在引擎内脱落时，可能会损毁引擎或令引擎短暂失灵，影响飞行安全。这类事件航空界称为「冰晶积冰」（Ice Crystal Icing，简称ICI）， 或「高冰晶水含量」（High Ice Water Content，简称HIWC）。高浓度的冰晶会在何处出现？关于高冰晶水含量的来源还在研究中，主流的理论认为，高冰晶水含量跟强对流天气有关。强对流云团中的上升气流把低层大气的水点带到高空并凝结成冰晶。当上升气流很强时，例如在高厚的积雨云中，因为水点迅速凝结，部分到达上空的冰晶体积还是很小，随高空风吹向下游。因此在厚积雨云顶部和附近空域出现高冰晶水含量的现象的机会较高（图一）。机师知道哪里是「高冰晶水含量」区吗？积雨云经常伴有雷暴和强对流，飞机师一般会利用机上的天气雷达监察飞机前方的积雨云分布，尽量避免飞进密布积雨云的空域。可是，机上的雷达并不能有效地探测已吹往积雨云下游的细小冰晶，飞机师亦不能单以目视来判断高空是否有高浓度的冰晶，故此这高冰晶水含量现象对飞机来说可算是「隐形」的危险天气。如何令「隐者」现身？我们现时利用气象卫星来识别具有高浓度小冰晶的区域。利用冰晶与水滴在不同红外线频道的光学特性有些微差异，通过分析气象卫星在不同红外线频道的讯号，我们能够划分有高冰晶水含量的区域（图二）。

天气现象

2018年2月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/aviation-and-marine/aviation/00501-ice-crystal-icing-a-threat-to-aircraft-engine.html

sc

激光雷达『眼』中的龙卷风

激光雷达的探测原理是透过发射红外线光束，并接收自空气中悬浮粒子反射的红外线，以多普勒原理量度悬浮粒子的移动速度，推导出风速。

「今日（25/9）下午4时许在赤鱲角出现龙卷风，维持约20分钟，天文台位于机场的摄影机拍到当时的情况，而机场的激光雷达亦侦测得到…..」这是天文台在2020年9月25日的脸书贴文，内里提及的激光雷达是如何侦测龙卷风呢？激光雷达的探测原理是透过发射红外线光束，并接收自空气中悬浮粒子反射的红外线，以多普勒原理量度悬浮粒子的移动速度，推导出风速。但由于多普勒原理只反映径向速率，因此激光雷达看到的龙卷风只有其「向内走、向外走」的部分，没有「向左走、向右走」的部分，如图一那样。与机场多普勒雷达相比，激光雷达由于拥有较高的水平分辨率，所以可更仔细地观察水平尺度较细小的龙卷风。亦因为激光雷达是量度悬浮粒子的移动速度，所以可在细雨的环境下作出侦察。相对于肉眼的观测，激光雷达可以清楚界定龙卷风的旋转方向。以9月25日的龙卷风作例子，从激光雷达的位置看，位于龙卷风中心左侧的风往外吹，而右侧是往内吹，所以可以清楚断定龙卷风是顺时针方向旋转(图二)。

天气现象

2021年1月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00555-tornado.html

sc

浅谈水龙卷

水龙卷是一条快速旋转、夹杂着水滴的云柱，由对流云的底部连接着水面。水龙卷的风速一般较陆地上的龙卷风为低。由于水龙卷有时能将水吸起，它也俗称为「龙吸水」。

水龙卷是一条快速旋转、夹杂著水滴的云柱，由对流云的底部连接著水面。水龙卷的风速一般较陆地上的龙卷风为低。由于水龙卷有时能将水吸起，它也俗称为「龙吸水」。水龙卷可分为两大类型[1]：第一类较为常见的水龙卷，是在相对良好的天气下发生，和雷暴没有直接关系。这类水龙卷通常发生在快速发展的浓积云底下。有研究指出，源自对流云之下沉气流到达海面后，会向外扩散造成冷外散气流。而在这些冷外散气流的汇聚区域内，再加上温暖的海面，便会有利这类水龙卷的形成（图一） [2]。漩涡先在海面上开始发展，然后逐渐向上伸展，当漏斗形成时，水龙卷已达成熟阶段。这类水龙卷的生命周期和移动路径都较短，一般不会持续超过二十分钟。此外，当它们登上陆地后，便迅速消散，很少会深入内陆。第二类水龙卷的形成机制和特征则与陆上的龙卷风相同，通常和猛烈雷暴相关。它们会伴随著恶劣天气如大风及冰雹，并有时会在陆上发展之后移至海上。与第一类不同，这类水龙卷在雷暴内由上至下发展，在起初阶段会先出现漏斗云，之后逐渐延伸至地面或海面。水龙卷一般出现在热带地区和副热带地区。其发生频率的高峰是在早上，其次是在接近黄昏时段。水龙卷虽然在香港较为罕见，但在某些地区则十分常见。例如美国的佛罗里达礁岛群，可能是全世界最多水龙卷出没的地方，每年发生的数目超过四百个[3]天文台在二零一八年六月内，共有三天接获水龙卷报告，其中有两次都在长洲附近水域发生（图二、三）。这两次水龙卷都没有伴随著雷暴。在香港出现的水龙卷于五月至十月期间的雨季最常见（图四），在一九五九年至二零一七年间，于香港目睹的水龙卷个案共有三十五宗。

天气现象

2018年8月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00510-waterspout.html

sc

尘卷风

尘卷风是什么？记录一次在香港国际机场观测到的尘卷风并简单介绍尘卷风这一天气现象。

骤眼看来，尘卷风（亦称爲尘旋或沙旋）有点像龙卷风。两者的形态都是呈柱状的旋风，但尘卷风的风力比龙卷弱，一般较少造成严重破坏。龙卷风的形成一般伴随着发展成熟的积雨云甚至雷暴，而尘卷风则出现在普遍天晴的情况下。于2021年7月14日下午二时左右，香港国际机场的工地观测到尘卷风的现象，相关影片如下： 尘卷风通常因接近地面的空气受热迅速上升而形成，以下是一些有利尘卷风形成的气象及地理条件： 一、 晴天少云：充足的日照加热了近地面的空气，有利产生快速上升的空气。 二、 微弱背景风：过大的背景风会破坏上升空气的旋转结构，令尘卷风难以维持。 三、 平坦的地形：平坦的地面能更有效吸收太阳光的热能。若地面是沙地或尘土较多，沙粒或尘土被卷入漩涡令尘卷风更容易被观察到。 尘卷风出现当日华南沿地区受一道高压脊影响，本港大致天晴。下午二时左右，香港国际机场的云量为五份（八份云为完全复盖），风势轻微至和缓，气温高达34度，基本上合符尘卷风形成的气象条件。 值得一提的是，尘卷风的旋转方向可以是顺时针或逆时针的，这是因为在如此小尺度的范围内，科氏力未能起作用。 尘卷风出现当日华南沿地区受一道高压脊影响，本港大致天晴。下午二时左右，香港国际机场的云量为五份（八份云为完全复盖），风势轻微至和缓，气温高达34度，基本上合符尘卷风形成的气象条件。值得一提的是，尘卷风的旋转方向可以是顺时针或逆时针的，这是因为在如此小尺度的范围内，科氏力未能起作用。

天气现象

2021年10月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-phenomena/00663-Dust-Devil.html

sc

细听《雨》的交响曲

下雨时，你有倾听过雨水的交响曲吗？在本文中，我们会解释为什么大自然中雨滴的声音能如此千变万化和到底雨滴是怎样谱出雨的音乐。

下雨时，你有倾听雨水的演奏吗？每场雨就如演奏会一样，能奏出层出不穷的乐章。你或许不相信，雨声也有分种类的吗？诚然，随著周围环境和天气状况改变，雨声都会截然不同。一般来说，雨声主要有三种来源：（一）雨点从高空落下穿过空气时，气流令雨点周围的空气振动，产生连绵不断淅沥的声音；（二）当雨点碰到地面或其他物件表面时，使其振动而发出清脆的叮咚声（声一 （上项））；（三）当雨点落在水漥中，造成的凹陷气泡瞬间收缩，水面回复平整时产生声波（图一），形成萦绕的滴答声（声一 （下项））。《雨》这首乐曲，就是由这些不同的声音编奏而成。然而，雨声的变奏比你想像的还要多，不同雨点的大小、下降速度，以至接触不同的表面，造就了这篇乐谱的音调高低起伏、声量大小变化。举例，雨点滴落在树叶或石头上的雨声便迥然不同，因两者的振动频率并不一样。即使雨点滴在不同的水漥中，雨声都不会一模一样，因水的温度和杂质等会影响水的表面张力，当表面张力愈大，滴答声就愈响亮。另外，大小不同的雨点落入水面时，会造成直径不一的凹陷气泡，气泡就像被击打的鼓面，通常愈大的雨点，会引起愈低沉的雨声。最后，加上不同雨点的下降速度各异，这些变数一起创造抑扬顿挫的节奏，谱出雨的乐章。虽然雨声大概只由三种声音来源组成，但每一种都是千变万化的乐器。下次落雨时，大家不妨细心留意下雨的声音，感受由大自然奏出独一无二的《雨》的交响曲。

雨

2022年4月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/weather-and-life/00673-Listening-to-the-Rain-Symphony.html

sc

为什么会下雨？

水滴在天空中聚合一起便成云。有些云看来轻而松软，有些则黑及厚实。因对流或上升的空气，水滴悬浮于空中。然而，当云中的水滴积聚而变大，以致过重而不能继续悬浮在空中时，它便从云层落到地面成为雨、雪或冰雹等，这便是降水。

在温暖潮湿的日子，我们如果从冰箱取出一瓶饮料，可能留意到瓶子表面会有水。这是由于冷空气所能容纳的水汽比暖空气少。在这情况下，空气中肉眼看不见的水汽被瓶子表面冷却，凝结成可见的水滴。在自然界中，从海洋或地球表面的水被蒸发到大气中变成水汽，它在大气中上升变得较凉。如前述例子，水汽在凝结核如灰、尘和盐的表面上凝结成水。水滴在天空中聚合一起便成云。有些云看来轻而松软，有些则黑及厚实。因对流或上升的空气，水滴悬浮于空中。然而，当云中的水滴积聚而变大，以致过重而不能继续悬浮在空中时，它便从云层落到地面成为雨、雪或冰雹等，这便是降水﹙图一﹚。有趣的是，若大气低层干燥，降水可能在到达地面之前已蒸发掉。这解释了为何有时雷达回波显示离地面几公里的上空有雨，但地面却没有雨量记录。

雨

2011年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/00044-why-does-it-rain.html

sc

雨滴的形状

由于水分子喜欢靠在一起，减低其整体的表面面积。在相同体积的对象中，球形的对象的表面面积最小，所以细小的雨滴(直径少于2毫米)通常都是球形的，就如天文台细雨图标所示那样。

雨滴是甚麽形状？大概是💧吧？表情图标是不会错的，对吗？不过，由于表面张力这个物理特性的原因，受地心吸力影响而从天而降的雨滴是不会出现这个形状的。这是由于水分子喜欢靠在一起，减低其整体的表面面积。在相同体积的物件中，球形的物件的表面面积最小，所以细小的雨滴(直径少于2毫米)通常都是球形的，就如天文台细雨图标(图一)所示那样。较大的雨滴(直径3-6毫米)形状又是怎样的呢？ 除受到表面张力的因素影响外，它的形状还会被气流挤压变形。当较大的雨滴从天而降时，气流会绕过雨滴，造成雨滴底部的气压稍高于其顶部，因此压平了雨滴的底部，形成一个奶黄包的形状。气流对细小雨滴的影响较小，因为细小雨滴的下跌速度较慢，所以细小雨滴可以保持球形。更大的雨滴形状又是怎样呢？其实当雨滴超过一定的大小后，它们就会出现空气动力学不稳定的状况，会在下坠的过程中分解成细小的雨滴。雨的形状会影响彩虹的外观，这个下回再分解。

雨

2019年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/00533-the-shape-of-raindrops.html

sc

为甚么大帽山特别多雨？

大帽山雨量较多的主要原因是地形雨。当潮湿的气团遇到山势阻挡，便会被迫沿坡上升。由于气压随高度下降，气团上升时会随气压减低而膨胀。

香港的雨季一般在四月至九月，水气主要来自南面的海洋。香港虽然只是弹丸之地，但地势较为多山而平地较少，主要山脉大致由东北向西南排列。位于新界中部的大帽山是香港最高的山峰。大屿山的凤凰山和大东山，及新界东部的马鞍山亦是香港的主要山峰。根据全港雨量站的资料绘制成的香港平均年雨量分布图(图一)，各区年平均降雨量差别很大，这与本港的山势有关。例如横澜岛年雨量少于1,800毫米，但大帽山附近则超过3,000毫米。山区雨量较多的主要原因是地形雨。当潮湿的气团遇到山势阻挡，便会被迫沿坡上升。由于气压随高度下降，气团上升时会随气压减低而膨胀。这个过程会消耗能量，导致气团降温。随著气团温度下降，气温逐渐降至露点温度而使水气达到饱和而凝结，最后成云降雨。这样形成的降雨称为地形雨(图二)。在香港山区设置的雨量站因而录得较多雨量。一般来说，地形雨多降在迎风面的山坡上。在背风坡面，降雨后气团水气减少了，气团亦沿背风坡面的山坡下沉导致升温变得较干，因此背风坡面的雨量相对较少。但由于香港山势不算太高，由地形抬升而成的雨云翻过山脊后仍剩余水气提供降雨，所以迎风坡及背风坡的雨量差别并非很大，但它们与平地录得的雨量则有明显分别。在世界其他地方，如在南半球的纽西兰南岛，地形雨却造就了该区多样化的地理风貌。位于纽西兰南岛的南阿尔卑斯山脉，由十多个超过海拔3,000米的山峰组成。它是整个南岛的天然分水岭。在山脉湿润的西面迎风坡，降雨量大，有著茂密的温带雨林，而东部地区雨量较少，呈草原地貌。最后顺带一提，在没有下雨的日子，大帽山的雨量站不时也会量度到约1毫米的日雨量，这可能是由于大气或低云中的水气直接凝结在量雨筒内而成的，但这些只占全年总雨量非常小部分。

雨

2013年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/00045-why-is-there-more-rain-in-tai-mo-shan-.html

sc

显著降雨概率问与答

九天天气预报上的雨伞图标代表显著降雨概率预测。本文解答与之相关的疑问，并介绍如何利用显著降雨概率。

问：为何九天天气预报上每天都有一把张开的雨伞？答：九天天气预报上的九把雨伞，是显著降雨概率预测的图标，为用户提供简洁易明的降雨趋势参考。图标会跟随预测概率而填色，共有以下五个可能出现的状态，对应于图标右侧以文字显示的5个概率等级：（详见九天天气预报网页注解（3））问：为何显著降雨概率的雨伞图标右侧要加插些中文字？答：显著降雨概率的预测级别，除了利用上列填色的雨伞图标显示，更以文字「低」、「中低」、「中」、「中高」及「高」表达，在图标的右侧注明。纯文字网页或天气稿件不能伴随图像，文字版的预测概率则易于发放。对于色弱人士来说，单看图标亦可能构成一定困难。问：为何显著降雨概率的雨伞图标每天都显示「10」字？究竟代表甚么？答：这是为了区分「显著降雨」概率与「有雨」的概率。「显著降雨」的门槛设定为香港每日广泛地区累积雨量达到10毫米，因此雨伞图案中包含有数字「10」，属图标设计的固定部分，不会跟随预测而变。问：为何以10毫米作为「显著降雨」的门槛？答：香港的夏天经常下不同程度的大雨，如果只提供一般有/无雨的概率而不考虑雨量多少，未必足以反映市民最关心天气所带来的影响。考虑到本地过往的雨量特征，天文台以香港雨季（四至九月）的日降雨量平均值，即10毫米，作为「显著降雨」的门槛。问：为何要提供降雨概率预报？直接说明多少毫米雨量不是更实际吗？答：在位于亚热带地区而且地形复杂的香港，降雨往往发展急速并带随机性，即使在数十分钟甚至更短时间内的变化可以很大。此外，由于香港地域不大，而降雨特别是大雨的影响范围亦较小，因此对香港所造成影响的不确定性较高。以现时科技而言，要准确地定时、定点、定量预测降雨是一大挑战，故提早远至九天准确地预测香港会出现多少毫米的降雨在技术上存在一定难度。 假如过早为香港发出定量降雨预测，但雨带突然减弱或移至别处，有机会造成虚报或信息混乱，久而久之容易衍生「狼来了」的不良效应，长远可能会减低市民对降雨预测的警觉性。总而言之，以概率表达降雨预测，既可表达预报的不确定性，同时亦可以给出可能出现的降雨变化趋势，是目前比较可取的做法。问：市民可以怎样利用显著降雨概率？答：利用显著降雨概率，市民可以根据不同活动目的及自己可承受的风险作出判断及决定。例子（一）想在星期六或星期日选择一日去Staycation（留港度假）：虽然有机会身处露天地方，但若可以随时进入室内避雨，下雨一般不会造成太大影响或构成安全威胁。在有充足的雨天安排下，即使显著降雨概率不低甚至偏高，亦未必一定需要取消活动。若两天皆预报有雨，当然以显著降雨概率较低的日子为上算。例子（二）想在长假期去进行露营或登山活动：当身处郊外时，在有雨或不稳定天气的情况下难以即时找到安全地方躲避，这种情况下活动的安全风险一般较高。如该假期时段的显著降雨概率达到「中」或以上，请根据自身情况及可承受的风险，慎重考虑是否需要将活动延期举行或取消。 请注意：即使显著降雨概率不高，亦不能完全排除个别地区有较强的雨势。进行较高风险的户外活动时还是需要时刻警惕，留意实际的天气变化，紧贴天文台最新的预警资讯。

雨

2021年10月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/00568-Q-&-A-for-Probability-of-Significant-Rain.html

sc

浅谈香港的暴雨产生机制

踏入雨季，对于滂沱大雨的景象，香港人都不会陌生。视乎大雨的程度，天文台不时需要发出暴雨警告及其他与暴雨相关的警告。但大家又知不知道为什么有些暴雨会较其他暴雨来的特别大、特别持久呢？

踏入雨季，对于滂沱大雨的景象，香港人都不会陌生。视乎大雨的程度，天文台不时需要发出暴雨警告及其他与暴雨相关的警告。但大家又知不知道为什么有些暴雨会较其他暴雨来的特别大、特别持久呢？让我们一起看看有利暴雨发展的天气形势以及触发暴雨的一些机制。触发暴雨的其中一个主要机制是大气中有强对流活动，即如图一灰色线所示，由近地面或低层出现向上冲往高层的上升气流。若配合不稳定的大气结构（即下热上冷）及低层充沛的水汽输送，就会出现降雨。简单来说，若热力及水汽条件充足，对流活动愈强烈、愈持久，地面录得的雨量便愈多。在春夏季节，华南沿岸包括香港的大气热力和水汽条件配合大雨发展并不难。在这前提下，并简化讨论，下文只集中说明动力学上有利强对流发展的天气形势。近地面或低层气流的汇聚（即辐合[2]）可强迫气流抬升。至于这些被「迫」上升的气流可上冲至多高，往往取决于中、高层有没有支持机制。高空扰动[3]（指大气中至高层，气流在近水平方向大幅度的波动）是其一，高空辐散（即高层气流扩散）是其二。若以流线描绘，扰动气流就像波浪般传递，而波动前的气流会抬升，波后的气流会下沉（图二）。由于大气是连续流体，当高层气流在某空域出现向四周扩散现象时，会对该下方产生向上抽吸作用，以填补因高空辐散而「流失」的空气。如图一所示，近地面或低层因辐合而被「迫」抬升的空气，若能配合中层扰动，并加上高空辐散，便可往向上爬升至大气顶层，形成对流。如果这些有利的大气形势持续一段长时间，上升气流会愈来愈强，支持暴雨发展。在秋冬季较凉较干的日子里，以上的大气条件和触发机制往往难以同时出现和配合，广泛而持续的暴雨因而显著较少。话虽如此，这并不表示秋冬季没有暴雨。此外，在初秋微风的日子里，因海风汇聚配合高温天气而形成的局部地区骤雨及雷暴，其雨势和影响也是不能低估的[7]。无论如何，随著气候变化，香港的寒冷日子会愈来愈少，近年在冬季一月、二月份亦曾发出过暴雨警告，大家对暴雨的防范意识绝不能松懈啊!

雨

2020年9月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/00549-rainstorm-development-mechanisms.html

sc

暴雨警告信号的有趣小统计

根据1992至2010的统计数字显示，平均每年发出「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号的次数分别为21.3、4.6和1.2次。发出最多暴雨警告信号的月份为六月，「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号的平均次数分别为5.3、1.5和0.3次，而一月、二月和十二月这三个月份从未发出过任何暴雨警告信号。

香港的雨季一般是四月至九月，其中五、六月间华南沿岸地区会受到一些活跃的低压槽的影响，经常在香港出现顷盆大雨，这些暴雨会造成交通混乱、水淹、山泥倾泻，甚至人命伤亡。天文台早于1992年开始运作以颜色来表示不同暴雨程度的暴雨警告系统来提醒市民，当时的暴雨警告信号分「绿」、「黄」、「红」和「黑」雨四个级别。到1998年，暴雨警告信号改为分「黄」、「红」和「黑」雨三个级别。根据级别定义，「黄」色暴雨警告信号表示本港广泛地区已录得或预料会有每小时雨量超过30毫米的大雨；「红」色暴雨警告信号表示本港广泛地区已录得或预料会有每小时雨量超过50毫米的大雨；而「黑」色暴雨警告信号表示本港广泛地区已录得或预料会有每小时雨量超过70毫米的大雨。根据1992至2010的统计数字显示，平均每年发出「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号的次数分别为21.3、4.6和1.2次。发出最多暴雨警告信号的月份为六月，「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号的平均次数分别为5.3、1.5和0.3次，而一月、二月和十二月这三个月份从未发出过任何暴雨警告信号。一年内最早发出的「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号分别为2009年的3月5日、2000年的4月3日和2008年的4月19日，而最迟发出的「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号分别为2006年的11月21日、2002年的10月18日和2001年的9月2日。一年内发出最多的「黑」色暴雨警告信号为3次，分别发生于2000年及2006年。而最接近的两次「黑」色暴雨警告信号则发生于1999年8月23至24日，两次「黑」色暴雨警告信号相隔时间不足17小时。至于生效时间最长的「黄」、「红」和「黑」色暴雨警告信号则分别为17.4、13.2及5.8小时。「红」和「黑」色暴雨警告信号多数在清晨时份出现的。事实上，由午夜至中午时段内「红」色暴雨警告信号的生效时间为中午至午夜时段的约1.5倍，而「黑」色暴雨警告信号更多出约为2.5倍。其中一个可能成因是在夏天清晨时份，在大气低层通常会出现从南海吹向沿海地区的暖、湿空气平流，这些平流会降低大气的稳定度，有助大雨形成。此外，香港发生的暴雨一般由低压槽、热带气旋、西南季候风和冷锋等天气系统所引致，在发出「红」和「黑」色暴雨警告信号的暴雨个案中，由低压槽引致的比例为最高，约占59%，而热带气旋占个案总数的24%，西南季候风及冷锋则分别占6%和4%。近年本港最大的暴雨要算是发生在2008年6月7日的一塲了。受一股活跃的低压槽影响，一道雨带于当日早上由西向东横扫本港，由于雨带发展相当急速，天文台于上午5时15分首先发出「黄」色暴雨警告信号，并于40分钟后发出「红」色暴雨警告信号，再于上午6时40分发出「黑」色暴雨警告信号。「黑」色暴雨警告信号持绩了4小时20分，到上午11时正被取消，是第4长的「黑」色暴雨警告信号生效时间。「黑」色暴雨警告信号期间，天文台总部于上午8至9时的一小时内共录得145.5毫米雨量，是自1884年以来最高的一小时雨量纪录。

雨

2011年6月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/00043-interesting-statistics-on-rainstorm-warning-signals.html

sc

香港的极端大雨

香港天文台在2024年雨季开始加强有关暴雨的信息发放，特别是当雨势远超黑色暴雨警告信号的雨量指标，即一小时雨量超过70毫米时，会发出特别天气提示，并透过天文台网站及「我的天文台」流动应用程式推送通知提醒市民，暴雨情况非比寻常，大家可能需要高度戒备。为此，天文台定义了以下两个新词汇：「大暴雨」和「特大暴雨」

在全球暖化的背景下，极端天气会愈趋频密，香港也不能幸免。2023年9月7至8日，香港出现了极端降雨，并打破了三项雨量纪录（注一），对社会造成重大破坏。事实上，当时的降雨强度远远超过一般香港市民对暴雨的认知。有见及此，香港天文台在2024年雨季开始加强有关暴雨的信息发放，特别是当雨势远超黑色暴雨警告信号的雨量指标，即一小时雨量超过70毫米时，会发出特别天气提示，并透过天文台网站及「我的天文台」流动应用程式推送通知提醒市民，暴雨情况非比寻常，大家可能需要高度戒备。为此，天文台定义了以下两个新词汇： • 「大暴雨」 ： 指一小时雨量超过100毫米的雨势； • 「特大暴雨」 ： 指一小时雨量超过140毫米的雨势。 按上述定义，香港天文台由1984年开始建立自动雨量站网络以来，四十年内在不同地区共有103天录得「大暴雨」，而当中有9天更达至「特大暴雨」（表一）。在月份分布方面，「大暴雨」（包括「特大暴雨」）较多在五月、六月和八月出现（图一）。 再翻查天文台总部自1884年以来的一小时雨量记录（注二），发现达「大暴雨」曾出现过八次，而其中两次更达「特大暴雨」水平。首次在天文台总部录得的「特大暴雨」发生于2008年6月7日黑色暴雨警告信号生效期间，而第二次正正便是在2023年9月7日的「世纪黑雨」期间发生。 「特大暴雨」的具体成因和触发条件目前仍然是个科研课题，但过往本港发生的案例中，广东沿岸地区当时大多受到低压槽的影响（图二）。正如《浅谈香港的暴雨产生机制》一文提及到，低压槽南北两侧的气团性质相异，大气低层的气流会不断在槽轴上汇聚（即辐合），触发对流发展。如果低层辐合能配合其他有利的大气条件，包括充足的水汽输送、不稳定的大气、大气中层有扰动气流和高空有强烈辐散的话，强对流活动甚或暴雨便有机会出现。 2008年6月7日的暴雨，在早上开始影响本港，天文台一度发出黑色暴雨警告信号，历时4小时20分钟。而天文台总部在早上8时至9时的一小时内录得145.5毫米雨量，刷新了当时的最高纪录。而当日本港广泛地区录得约200毫米雨量，大屿山及市区录得的雨量更超过300毫米，导致广泛地区出现水浸及有39宗山泥倾泻报告，道路出现阻塞（图三），严重影响交通，往来市区及机场的陆路交通更一度中断，大量航班出现延误。暴雨期间，超过十人受伤。 至于2023年9月7日的暴雨，在晚上开始影响本港，天文台发出了有史以来历时最长的黑色暴雨警告信号，共维持16小时35分钟，直至翌日下午才解除。天文台总部在9月7日晚上11时至午夜12时的一小时内录得高达158.1毫米雨量，打破了仅维持了15年的旧纪录（见上述2008年的案例）。9月7日至8日期间，本港多处地区录得超过400毫米雨量，而港岛东区及南区录得的雨量更超过800毫米，全港有大量山泥倾泻报告及60宗水浸报告（图四），部分地方一度停电、停水。暴雨期间，至少有两人死亡，超过140人受伤。 自工业革命以来，人类过度消耗地球资源使大气中的温室气体浓度不断上升，加剧全球暖化，同时令大气的可含水量增加，为暴雨的发展提供了更有利的条件，极端降雨事件的出现可能会变得越来越频繁。然而暴雨的生消可以极其迅速，其走向和落点存在极大随机性，要提早发出预警极具挑战性。现时较为有效的对策，是透过天气雷达和自动雨量站进行密集监测，配合人工智能等技术制作未来数小时的降雨临近预报，以频密评估香港各区的降雨分布。当暴雨的雨势发展至「大暴雨」或「特大暴雨」程度时，天文台会透过特别天气提示提醒市民要注意非比寻常的天气变化，并采取相应的预防措施，2024年5月4日早上的特别天气提示就是一个实例：「…过去一小时，将军澳有特大暴雨，并已录得超过140毫米雨量。预料本港东部部分地区短期内受特大暴雨影响。市民请高度戒备」。 为了减缓全球暖化及其带来的影响，呼吁大家从日常生活入手，珍惜资源，减少浪费，为地球出一分力！ 注一：2023年9月7至8日的暴雨打破了香港天文台自1884年有纪录以来录得最高的一小时、两小时及十二小时雨量，而新纪录分别为158.1、201.0及605.8毫米。 注二：天文台总部的一小时雨量纪录为整点的时雨量的纪录。其他自动雨量站的一小时雨量纪录为滚动60分钟雨量的日最高纪录。

雨

2024年5月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/rain/Education_Extreme_Rainfall_Events_in_Hong%20Kong.html

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强冷锋过境带来的天气突变

冬季的青藏高原是其中一个冷空气的来源，并形成冷高压，冷空气基本上会以反气旋式外流向南扩散。

由于海陆吸收热能量的差异，产生了冬季和夏季的典型季候风天气。在中国西部的青藏高原对季候风的影响，既有热力作用，又有地形动力作用。冬季的青藏高原是其中一个冷空气的来源，并形成冷高压，冷空气基本上会以反气旋式外流向南扩散。北半球的冬季一般是由 12月至2月，但是冬季季候风的爆发在3月也时有发生，甚至乎到五、六月也可能发生，祇不过其强度和发生次数随季节转变而减少罢了。以下的例子是发生在2009年3月13日，一道强冷锋及其相关的冬季季候风为香港带来明显的天气突变。从图一的地面天气图可以看到一道冷锋在当日早上已到达华南地区，预料这道冷锋会在同日下午横过香港。冷锋到达香港前，香港的天气仍相当平静，吹轻微的偏西风，香港部份地区录得摄氏25度高温。当冷锋在下午 3时10分后横过香港时，香港国际机场在5钟内由5海浬左右的偏西风(图2)转吹超过25海浬的西北偏北风（图3） ，新界西及大屿山西部更录得烈风。香港国际机场的气温由下午3时15分的摄氏24度急降至下午4时的摄氏17度（即在45分钟内下跌7度） ，并再进一步下跌至午夜前的摄氏14度（图4）；大气压力也由下午3时的1014百帕迅速上升至晚上9时的1024百帕 （即6小时内上升大约10百帕）（图5）。因此，强烈的冬季季候风可在短时间内引致天气出现突变。预报员除为市民提供预计冷锋到达的时间外，还预测冷锋到达前后的天气转变。市民应留意天气预报，尤其是有明显的天气转变时。香港天文台亦会发出寒冷天气警告来提醒市民天气寒冷及其对健康带来的坏影响。

冷热天气

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/sc/education/weather/hot-and-cold-weather/00048-an-abrupt-change-of-weather-due-to-the-passage-of-a-severe-cold-front.html

sc