出門前

看天氣預報是很多人的習慣

其實宇航員出艙進入太空環境

也要提前了解空間的

天氣狀態

我們日常生活中能夠看到，感受到的陰晴冷暖，都是發生在對流層之內。而在此之外的空間天氣，存在于地球與太陽之間，同樣發生著劇烈的活動，并且與人類的生存發展息息相關。

今天我們來研究一下：

什么是空間天氣？

空間天氣的變化會帶來哪些影響？

如何預測空間天氣？

空間天氣

因為太陽耀斑爆發、日冕物質拋射等活動，進而造成的地球空間環境短時的劇烈變化，稱之為空間天氣。

空間天氣有平靜和爆發兩大類型。平靜時的太陽所釋放出的太陽風速度低、變化慢，物質密度也相對較低，并且沒有明顯的爆發活動。一旦太陽轉入爆發模式，太陽風就會發生明顯變化，速度升高、密度增大，甚至就連溫度也會出現跳躍式的升高，耀斑和日冕物質拋射這兩個“大招”也會隨時放出，就連冷卻時間也會大幅度縮短，甚至開啟“狂暴模式”，多種爆發活動同時甚至是連續地發生。

而上述這些變化，會對人造衛星和空間站、通訊與能源系統，以及人類健康帶來嚴重影響和危害。

空間天氣變化帶來的影響

隨著航天活動的增多及其相關應用的推廣普及，空間天氣這種太空中的“陰晴雨雪”，對人類社會的正常運作產生的影響正與日俱增。同時，空間天氣還能對電網造成破壞性干擾，從而對社會運行所依賴的基礎設施產生巨大的影響。

1、航天器的隱形殺手

1991年5月，我國上天僅半年的風云一號B衛星忽然開始失控翻轉，在控制人員發現并采取措施時，衛星上的推進劑早已噴完，設計壽命為1年的衛星僅過了半年便不得不提前報廢。

而造成這一切的，就是太陽高能粒子和地球附近的熱等離子體，在空間天氣狀況惡劣的情況下，他們的出現將會非常頻繁，對航天器安全產生威脅。

航天器上的微電子元器件，最懼怕的就是高能粒子中能量更高的那一部分，這些高能粒子能夠穿透電子元件，造成數據錯誤、電路功能混亂或計算機整機癱瘓，引發衛星的異?；蚬收?，甚至將衛星徹底摧毀。

而能量相對低一些的高能粒子，則可以在航天器內部的電路板、導線等位置產生電荷堆積，阻礙航天器的正常工作。

雖然熱等離子體的單個粒子能量不及高能粒子，無法侵入航天器內部，但它們在航天器表面的堆積同樣會引發表面充放電效應，干擾航天器的正常運行甚至造成損傷。

2、衛星定位與無線電通信的干擾源

在距離地面60~1000公里的區域中，存在著由帶電粒子組成的電離層。無線電信號能否穿過電離層、穿過電離層時信號參數發生的變化，都與電離層的性質有關。

例如，短波信號能夠跨越大洲傳播，利用的就是電離層對這個頻段無線電信號的反射；而地面與衛星通信時，則必須使用能夠穿透電離層的高頻信號。

電離層性質主要受到太陽活動的影響，一旦有耀斑發生，電離層的性質在耀斑發生的同時就會馬上產生變化，而日冕物質拋射吹襲地球時，引起的地磁暴同樣會誘發電離層性質的變化。

地面設備在接收北斗、GPS等衛星定位系統所發射的定位信號，并由此推算位置信息時，已經考慮了電離層在一般情況下的性質。

而一旦電離層的性質由于空間天氣原因發生變化，定位信號的實際變化情況就會和設備中預置情況產生差異，定位設備的定位精度就會因此下降。

對于日常生活中的手機定位，由于定位精度的要求不高且能夠借助手機基臺的位置進行較差定位，因此不會明顯的感受到空間天氣的影響。然而，對于定向鉆井等野外高精度作業和新一代航空導航與儀表降落系統來說，電離層變化的定位精度降低足以干擾他們的正常工作。

3、摧毀高壓電網的幕后黑手

地磁暴對社會生活的威脅，在于其可能對電網產生破壞。地磁暴引起的磁場的劇烈變化會在長距離高壓輸電線中產生強烈地磁感應電流，引起電網供電不穩或徹底崩潰。

1989年3月的地磁暴使得加拿大魁北克地區的電網癱瘓，數百萬人在寒冷中度過了沒有電能供應的夜晚。如果更加強烈的太陽風暴來襲，燒毀電網大型核心變壓器，電網將會發生長時間的癱瘓。

這是因為這些大型核心變壓器多為特別定制產品，沒有現成的貨架備份可供替換，一旦損壞，短時間內無法找到備件替換。電能是現代社會運作的基本條件，一旦失去供電，整個社會的運轉便會陷入停滯。

空間天氣預報

空間天氣預報的制作步驟：

1、收集最新觀測數據

包括各個波段的太陽圖像、太陽X射線流量、太陽磁場、地磁指數、電離層狀態等數據進行綜合分析，然后結合觀測數據、數值模擬等做出預報，與首席預報員進行會商，得出空間天氣預報結論。

2、制作各種預報產品

空間天氣預報產品種類很多，包括日報、周報、月報、年報等?？臻g天氣日報總結過去24小時的空間天氣情況，并預報未來1—3天的空間天氣狀態，包括太陽活動水平、地磁活動水平以及電離層狀態等。空間天氣周報則是總結最近7天的空間天氣態勢，預報未來7天空間天氣趨勢。當有大耀斑、地磁暴等重要的空間天氣事件發生時，還會發布空間天氣現報等產品。

3、對外公開發布

會通過網站、傳真、App、短信、微博、微信公眾號等多種方式，發布空間天氣預報，讓大家可以了解到最新的空間天氣狀態。

來源: 國家空間科學中心、中國航天報