概述

成因

研究历史

影响与危害(空间天气对人类生活造成的威胁与危害： 空间天气对现代战争的影响：)

应对

概述

传统“天气”的物理定义是：瞬时或较短时间内风、云、降水、温度、气压 等气象要素综合显示的大气状态。日常所讲的天气，是指发生在对流层内、影响人类生活、 生产的中性大气物理图象和物理状态，例如阴、晴、雨、雪、冷、暖、干、湿等。

空间天气是一个近地空间环境变化的概念。它与行星大气层内的天气截然不同，涉及空间等离子、磁场和辐射等现象。“空间天气”通常与近地空间磁层紧密相连，但其也研究行星际空间的变化。在我们的太阳系内，空间天气主要受太阳风的风速和密度、以及太阳等离子体带来的行星际磁场三者的影响。各种各样的物理现象都与空间天气相关，包括地磁风暴和亚暴，在范艾伦辐射带的电流，电离层扰动和闪烁，极光和在地球表面的磁场变化诱导的电流等。

日冕物质抛射及相关冲击波，也是空间天气的重要动力，因为它们可以压缩的磁层和触发地磁风暴。太阳高能粒子，日冕物质抛射或由太阳耀斑加速，也是对空间天气的重要驱动力，因为它们可以破坏航天器电子设备，并威胁到宇航员的生命。空间天气对空间探索和发展这些领域产生深远的影响。地磁的变化可引起大气密度的变化导致低地球轨道航天器的高度迅速降低。由于太阳活动引起的地磁风暴能够致盲航天器上的传感器并干扰机载电子设备。对于人造航天器的防护系统的设计来说了解空间环境至关重要。磁暴同样会增加高空飞行情况下飞机乘务员的辐射量。

空间天气是一个全新的概念，太阳上出现的耀斑和日面物质的抛射等剧烈活动，给地球磁层，电离层和中高层大气，卫星运行和安全，以及人类健康，带来严重影响和危害，人们把这种由太阳活动引起的短时间尺度的变化，称之为空间天气。

成因

相对于地面天气而言，空间天气发生在距离地面30公里以上。空间天气涉及的物理参数与大气天气有很大不同。太阳每时每刻往外喷射着高速带电粒子流，人们称之为“太阳风”。当太阳风十分强劲时，即产生名副其实的“太阳风暴”。当太阳风暴袭击地球时，便使地球磁场产生激烈的扰动——磁暴。磁暴会在人类的供电网中诱发强大的冲击电流，从而造成输电网络瘫痪。

其实，我们能够看到，感受到的阴晴冷暖，都是发生在对流层之内。而在此之外的空间天气，存在于地球与太阳之间，同样发生着剧烈的活动，并且与人类的生存，发展息息相关。

研究历史

早在1994年，美国就批准实施了“国家空间天气计划”，包括政府部门、研究机构、大学、企业在内的跨部门持续协作，增强并巩固了美国在空间天气领域的领先地位。

特别引人关注的是，美国军方在空间天气研究中始终占据主导地位，关乎国家安全的空间天气探测设施和探测产品始终居于军方控制之下。例如，在太阳观测方面，美军拥有分别位于澳大利亚、意大利、马萨诸塞州、新墨西哥州和夏威夷州等地的太阳地基观测网，对太阳实施号称“日不落”式的连续观测；在电离层探测方面，美军拥有遍布美国全境和世界主要地区的电离层综合探测网；在卫星轨道空间天气探测方面，美军拥有部署于GPS等系列卫星的天基空间天气探测网。他们还在研究成果的业务转化方面给予了特别关注，比如，美国空军著名的第55中队，就是专门从事空间天气业务的专业力量。

影响与危害

空间天气对人类生活造成的威胁与危害：

空间天气对人类生活造成的威胁与危害是多方面的。以1989年历史上著名的“魁北克事件”为例，进行一番分析解读。该年是第22太阳活动周的黑子数高峰年，仅在3月，太阳风暴就先后产生了107次太阳X射线耀斑，以及数十次强度不等的日冕物质抛射。

“魁北克事件”广为人知的影响是造成多起电力系统故障。大磁暴造成加拿大魁北克省的大部分地区停电达9小时以上，600万居民受到影响。

大磁暴造成了多起通信故障或中断。强烈太阳耀斑引起过39次强烈短波通讯突然骚扰，其中15次通讯部分中断，24次全部中断。

大磁暴还引起了多起航天器运行故障。累计有46例卫星异常的记录。例如，美国国家气象卫星一度中断向用户发送云图，某系列导航卫星几天不能正常工作，军事系统跟踪的几千个空中目标需要重新定位。

据不完全统计，类似“魁北克事件”的灾害性空间天气事件每个太阳活动周平均会出现几起至十几起。如在第23太阳活动周的“万圣节事件”(因正值西方的万圣节而得名)，造成全球短波通讯中断，民航通讯出现故障，伊拉克战场美英联军通讯受到影响，NASA的火星探测卫星Odyssey飞船上的观测设备被粒子辐射彻底毁坏，我国北京、满洲里无线电观测点短波信号也曾因此一度中断。

空间天气对现代战争的影响：

在战争历史上，利用天气而克敌制胜的战争范例不胜枚举，掌握和利用空间天气对于未来高技术战争乃至太空对抗同样重要。只有“把脉”空间天气，才能制胜未来战场。

随着现代军事高技术的发展，基于太空平台的武器系统和信息系统在军事中的应用越来越广泛。随之而来的是，空间天气对军事活动的影响范围不断扩大，影响程度也不断加深。

对航天安全产生影响：宇宙间高能带电粒子不断轰击航天器表面，可造成航天器辐射损伤，更高能的粒子可穿过电子器件，在电子信号串中改变数据位，导致仪器发出混乱指令或提供错误数据；另据估算，如果飞船在深空飞行或在磁层外进行舱外活动时，大约有十分之一的宇航员会受到致命剂量的高能带电粒子辐射。

对军用通信、预警、导航定位产生影响：当空间灾害性天气发生时，短波无线电通信和预警雷达的可用频带会因电离层突然骚扰而变窄，卫星微波通信也会因电离层闪烁而降低通信质量，甚至信号中断；GPS卫星导航、定位误差会因电离层暴而增至几十米至几百米。

对战略武器使用产生影响：太阳风暴导致高层大气密度发生剧烈扰动，导弹飞行的实际轨道将严重偏离预测轨道，以至地面跟踪站会“丢失”跟踪目标。

应对

必须立足于构建包括天基、地基在内的“天地一体化探测体系”，着眼于形成完善的战场空间天气信息获取能力、准确的空间天气预警预报能力、有效的空间天气效应分析能力、可靠的空间天气辅助决策能力，全面加强军事空间天气保障能力建设。

必须清醒地认识到：现代战争正在向着精确化打击方向发展，环境信息成为影响精确化打击的一个重要条件，更需要空间天气预报能提供实时、准确的空间天气信息。恶劣的空间天气可能对空间、地面的高技术系统造成严重影响，而且这种影响一旦产生，可能代价将十分昂贵且难以短时弥补，甚至会直接导致战争的失败。

在我国，空间天气领域的专家学者也进行了相关的研究与研讨。主体结论是，第24太阳活动周太阳活动总体水平中等偏低，整个峰年期间出现几次至十几次太阳风暴是可以肯定的，至于是否出现超级太阳风暴，目前的认识水平无法给出肯定的答复。面对这一挑战，我们的态度应当是：积极应对，应急先行，统筹兼顾，反应适度。