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黑子去哪兒了?

臺北天文館_96
・2016/07/02 ・1085字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

太陽目前正處於第 24 活動周期中,這個周期的極大期落在 2014-2015 年,現在正處於黑子數量逐漸減少的下降階段。根據以往歷史記錄,每個太陽活動周期中,下降階段所耗的時間通常比上升階段久且緩;然而,太陽黑子數居然就從 6 月 3 日後開始降為 0,整個日面沒有任何黑子的蹤跡,如下圖美國航太總署(NASA)太陽動力觀測衛星( Solar Dynamics Observatory,SDO)6 月 4 日拍攝的太陽影像,持續到 6 月 5 日仍不見有黑子出現。

20160604_blanksun_strip

這意味著什麼?太陽活動周期像來回擺動的單擺,黑子數量有多有少,由少至多再回復少的狀態,一個周期平均約為11年。如今的無黑子狀態是趨向低黑子數的象徵,白話點說就是:太陽活動正進入極小期!

20160509_solar-cycle-sunspot-number

不過,這幾日的無黑子狀態還只是暫時的,在可見太陽表面以下之處還是存在許多磁節點,這些磁節點很快會會浮出太陽表面而形成新的黑子。現在的太陽活動周期並未結束,但會很快地衰退。太陽物理學家估計:黑子數抵達谷底的真正極小期很可能會落在 2019~2020 年;而從現在到極小期之間的這段時間,將三不五時地出現無黑子狀態。起初,無黑子狀態只會持續幾天,之後變成持續數週,再然後可能會好幾個月都見不到半顆黑子。

不過,不要以為太空天氣也會就此趨於寧靜。太陽極小期會帶來許多有趣的變化。例如:太陽發射出的極紫外輻射量會減少,地球高層大氣因而會降溫並潰縮。這種狀況有利於太空垃圾聚集在地球周圍。此外,太陽圈(heliosphere,太陽系勢力範圍)也會縮減,使得地球能更接近星際空間,如此一來,銀河宇宙線(galactic cosmic ray,來自銀河系本身的高能粒子)能更容易穿透至太陽系內側。事實上,地球已經處在宇宙線潮(cosmic ray surge)之中了,如下圖,以探空氣球測得的中緯度平流層的宇宙線強度比一年前增加了 12% 左右。

20160215_cosmicrays

所以,準備對黑子說再見,然後,再對來自深太空的輻射說嗨吧!

(後續更新)

6 月 24 日的太陽,再度面臨無黑子狀態!

從 6 月 24 日至 7 月 2 日,太陽已經超過一周沒有黑子出現了。上一次這麼久沒見到黑子,是在 2010 年 12 月,當時太陽活動處在從極小期谷底剛要逐漸攀升的前夕。而這次這麼多天沒有黑子,顯然也是極小期即將來臨的訊號。


根據 Spaceweather.com 網站的統計,自2009年迄今(2016 年 07 月 03 日)各年無黑子日數分別如下:

2016 年: 13 天 (7%) –6/4~7、6/24~7/3
2015 年: 0 天 (0%)

2014 年: 1 天 (<1%)
2013 年: 0 天 (0%)
2012 年: 0 天 (0%)
2011 年: 2 天 (<1%)
2010 年: 51 天 (14%)
2009 年: 260 天 (71%)


資料來源:What’s up in space-VANISHING SUNSPOTS, spaceweather.com, 2016.06.05, KLC

本文轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》