走近空间天气系列报道之一：苍穹外的风雨雷电

　　12月14日21时，“嫦娥”三号成功在月球表面实现软着陆，在人类重返月球的进程中，空间天气预报起到重要作用。前不久，电影《地心引力》更将空间天气这一概念爆炒。天外的天气是否也变化多端？它会给人类带来什么影响？

　　变化多端的空间天气

　　空间天气是指从离开地表30千米以上，直至太阳的整个日地空间环境。“最普遍的理解是，空间天气是指太阳表面、太阳风、磁层、电离层和热层在瞬时或短时间内的状态。”国家空间天气监测预警中心主任王劲松说。

　　像自然界一样，空间天气有“好天气”和“坏天气”之分。“好天气”意味着太阳、磁层、电离层等处于平静状态，而当它们发生了不同程度的扰动时，“坏天气”就出现了。

　　由于空间距大气十分遥远，物质特别稀薄，分子之间相互碰撞很少，加之直接受太阳光照射，电离度很大，因此，在空间里飘浮的物质，大多是带电的粒子。

　　带电粒子和地磁场会相互作用。一旦太阳活动发生变化，带电粒子也会随之扰动，并同时引发地磁场改变，而被改变的地磁场，又对带电粒子产生影响。“那些粒子在高处待不住了，掉下来，和大气摩擦产生光芒，形成漂亮的极光。”国家空间天气监测预警中心研究员、空间天气预报台台长薛炳森说。

　　正如地球上天气变化“年年花相似”，但又“岁岁不相同”，空间天气每隔大约11年会出现大的波动，而每一个周期则有属于自己的天气变化特点，这与太阳活动的周期性变化和非周期性变化一致。目前，太阳正处于第24个活动的高峰期。

　　“这个活动周呈现出多峰结构，2011年出现了一次峰值，2012年有所下降，现在正处在第二个峰值。”薛炳森介绍说，“最近发生了多次大耀斑，但暂时还没有发现物质爆发。”

　　空间天气影响人类活动

　　科学家们最关注的正是“坏天气”，因为坏天气将对卫星、宇航员和通信产生严重影响。中国科学院院士魏奉思表示，空间天气主要研究的有关电磁环境、粒子环境和大气环境等发生突发性变化的情况，而这些正如地球天气中的暴风雨、雷鸣电闪等情况。

　　当太阳发生剧烈活动时，其喷发出的物质高能粒子速度可达每秒10万公里至20万公里，接近光速。由于空间距地面十分遥远，因此缺乏大气层和地磁场的保护，而在空间中运行的卫星为减轻重量，防护层本身很薄，一旦和这些高能粒子“相遇”，将损失惨重。

　　“高能粒子会使卫星中央处理器芯片的储存单元记忆错误。简单来说，记忆单元原来是0，受到高能粒子撞击后，可能变成1，或者1变成0，导致错误操作。若不及时订正，错误的动作可能导致卫星寿命缩短。”薛炳森表示。

　　1994年1月，在地球同步轨道高能粒子增强期间，加拿大两颗通信卫星出现故障，导致全国通信中断。

　　对正准备出仓的航天员来说，由于航天服很薄，又无大气层保护，太阳喷发出的高能带电粒子很可能为其带来高强度辐射。

　　此外，太阳活动喷发出的其他物质可能扰动空间中的带电粒子，使电离层密度改变。无线电波需要通过电离层进行反射，如果有些地方变稀疏后，原本该反射下来的无线电波便可能穿透电离层，地面收不到反射信号，卫星电话和GPS导航都会受到影响。

　　监测太阳可实现预报

　　“过去24小时，太阳活动水平低，没有爆发耀斑，可见日面出现新活动区，太阳风速度约为每秒370公里。预计未来三天，太阳活动水平低，电离层天气平静，地磁活动平静到微扰。”这是12月11日的空间天气预报，国家空间天气监测预警中心每天都会更新这项预报。

　　地球和太阳相距一亿五千万公里，在太阳耀斑发生后，其喷发出的电磁波8分钟就可到达地球；高能粒子虽以光速运行，但到达地球仍需要几个小时；而其他太阳喷发物质则以每秒一千公里的速度，需要一天半到三天的时间到达地球……

　　这些时间赋予了空间天气预报很大意义。魏奉思表示，准确、可靠、及时的空间天气预报将极大减少甚至避免空间天气灾害给人类活动带来的巨大损失和危害。

　　“空间里各种天气变化的根源是太阳，正是由于太阳能量和物质的输入，空间环境才会发生各种各样的变化。”薛炳森表示，尽管无法预测太阳爆发事件发生的时间，但可以通过观察太阳变化来预测不同太阳活动发生的形式、规模和持续时间，迅速作出预报。”

(来源:气象局网站)