空間天氣

　　用眼睛我們可以對星空做個大概的了解，非?？諘纾杏X很神秘浩瀚，但其實我們地球周圍并不是空空如也，除了大氣層還有重力場和磁場、其他星球的引力場和磁場、以及各種電磁輻射的作用，通常情況下，我們在厚厚的大氣層保護(hù)之下，并沒有最直接地感覺到這些磁場或者輻射的作用，這時候我們需要考慮的只是中低層大氣變化帶來的風(fēng)雨雷電等自然現(xiàn)象——這就是我們所熟悉的天氣現(xiàn)象。但是如果在那些大氣稀薄而不能提供有力保護(hù)的高層大氣、電離層等太空區(qū)域，或者當(dāng)?shù)厍虼艌鍪艿教柫Ｗ拥挠绊懚l(fā)生大的擾動的時候，就會出現(xiàn)磁暴、極光等空間天氣現(xiàn)象。

　　什么是空間天氣

　　空間天氣——指圍繞地球受地球磁場、引力場和電磁輻射等所控制的空間范圍內(nèi)的環(huán)境，又別稱為空間環(huán)境。

　　該環(huán)境主要涉及：一，重力場(即地球引力場);二，中性高層大氣;三，由電離層、等離子體層、磁層及各邊界層構(gòu)成的空間等離子體和波;四，高能粒子(由輻射帶和宇宙線構(gòu)成);五，來自太陽的電磁輻射、地氣熱輻射、電場和磁場;六，來自宇宙空間的流星體;七，人類航天活動產(chǎn)生的空間碎片。而在這些因素里面，對空間天氣影響最大的則來自太陽。太陽作為距離地球最近的恒星，就像一個不斷噴發(fā)的原子彈，把各種物質(zhì)、高能粒子、以及磁場等源源不斷地拋射出來，它們不斷沖擊著地球的磁場和電離層，從而對地球周圍的空間天氣產(chǎn)生巨大的影響。

　　空間天氣是一個近地空間環(huán)境變化的概念。它與行星大氣層內(nèi)的天氣截然不同，涉及空間等離子、磁場和輻射等現(xiàn)象。“空間天氣”通常與近地空間磁層緊密相連，但其也研究行星際空間的變化。在我們的太陽系內(nèi)，空間天氣主要受太陽風(fēng)的風(fēng)速和密度、以及太陽等離子體帶來的行星際磁場三者的影響。各種各樣的物理現(xiàn)象都與空間天氣相關(guān)，包括地磁風(fēng)暴和亞暴，在范艾倫輻射帶的電流，電離層擾動和閃爍，極光和在地球表面的磁場變化誘導(dǎo)的電流等。

　　空間天氣描述的是空間中背景等離子體、磁場、輻射等的變化。大多數(shù)空間天氣事件是由源于太陽近表面和太陽大氣(色球和日面)的太陽風(fēng)所攜帶的能量驅(qū)動的。空間天氣有時候也指行星際空間(極少數(shù)情況下指星際空間)的環(huán)境狀態(tài)變化。

　　就像天氣預(yù)報那樣，空間天氣預(yù)報也是基于我們對空間環(huán)境的不斷監(jiān)測，從而對其增加了解和認(rèn)識，掌握其一定的變化規(guī)律，然后通過對以獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出空間環(huán)境的未來變化趨勢的預(yù)測。當(dāng)然，因為太陽活動的重要性，所以監(jiān)測太陽黑子、冕洞、日珥、耀斑等太陽活動現(xiàn)象則是空間天氣預(yù)報中極為重要的內(nèi)容。而與普通天氣預(yù)報略有不同的是，空間天氣預(yù)報還將進(jìn)一步地為服務(wù)對象提供更詳細(xì)的預(yù)警信息和行為指導(dǎo)。

　　地球空間主要的災(zāi)害性空間天氣有：磁暴、電離層暴、熱層暴、磁層亞暴、磁層粒子暴等。所謂磁暴(magnetic storm)，即全球性的強(qiáng)烈地磁場擾動。太陽物質(zhì)和磁場到達(dá)地球，撞擊地球磁層，從而引發(fā)地磁暴。伴隨著磁暴，地球的電離層密度分布、電子總含量和電離層電流體系發(fā)生劇烈擾動，這被稱為電離層暴。這些災(zāi)難性的空間天氣，會對人類的生活產(chǎn)生巨大的影響。

　　在中高層大氣、電離層這些太空區(qū)域，正是人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)與空間站飛行的地方，而它們也恰恰是災(zāi)害性空間天氣的直接發(fā)生地。災(zāi)害性的空間天氣會導(dǎo)致高層大氣的密度變化、帶電粒子能量加強(qiáng)，而這些對于人造衛(wèi)星和飛船都是有致命危害的。比如當(dāng)發(fā)生磁暴的時候，區(qū)域的電子和離子的能量增加。而人造衛(wèi)星或者飛船穿過這些高能量環(huán)境，就會有帶電粒子撞擊衛(wèi)星或者飛船，從而在其各個部位形成充電狀態(tài)。最后會在飛船或者衛(wèi)星的不同部分形成放電，有可能擊穿某些部件而使其無法正常工作。資料顯示，在人類開展四十多年的航天活動中間，由于空間環(huán)境造成的這種衛(wèi)星的故障達(dá)到百分之三、四十，也就是說百分之三、四十是由于太陽的干擾造成損害。