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1、天天科普 | 当太阳开启“狂暴模式”，地球根本“遭不住”...
出门前
看天气预报是很多人的习惯
其实宇航员出舱进入太空环境
也要提前了解空间的
天气状态
图源国家空间天气监测预警中心
我们日常生活中能够看到，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。
今天我们来研究一下：
什么是空间天气？
空间天气的变化会带来哪些影响？
如何预测空间天气？
图源国家空间科学中心
空间天气
因为太阳耀斑爆发、日冕物质抛射等活动，进而造成的地球空间环境短时的剧烈变化，称之为空间天气。
空间天气有平静和爆发两大类型。平静时的太阳所释放出的太阳风速度低、变化慢，物质密度也相对较低，并且没有明显的爆发活动。一旦太阳转入爆发模式，太阳风就会发生明显变化，速度升高、密度增大，甚至就连温度也会出现跳跃式的升高，耀斑和日冕物质抛射这两个“大招”也会随时放出，就连冷却时间也会大幅度缩短，甚至开启“狂暴模式”，多种爆发活动同时甚至是连续地发生。
而上述这些变化，会对人造卫星和空间站、通讯与能源系统，以及人类健康带来严重影响和危害。
图源国家空间天气监测预警中心
空间天气变化带来的影响
随着航天活动的增多及其相关应用的推广普及，空间天气这种太空中的“阴晴雨雪”，对人类社会的正常运作产生的影响正与日俱增。同时，空间天气还能对电网造成破坏性干扰，从而对社会运行所依赖的基础设施产生巨大的影响。
1、航天器的隐形杀手
1991年5月，我国上天仅半年的风云一号B卫星忽然开始失控翻转，在控制人员发现并采取措施时，卫星上的推进剂早已喷完，设计寿命为1年的卫星仅过了半年便不得不提前报废。
而造成这一切的，就是太阳高能粒子和地球附近的热等离子体，在空间天气状况恶劣的情况下，他们的出现将会非常频繁，对航天器安全产生威胁。
航天器上的微电子元器件，最惧怕的就是高能粒子中能量更高的那一部分，这些高能粒子能够穿透电子元件，造成数据错误、电路功能混乱或计算机整机瘫痪，引发卫星的异常或故障，甚至将卫星彻底摧毁。
而能量相对低一些的高能粒子，则可以在航天器内部的电路板、导线等位置产生电荷堆积，阻碍航天器的正常工作。
虽然热等离子体的单个粒子能量不及高能粒子，无法侵入航天器内部，但它们在航天器表面的堆积同样会引发表面充放电效应，干扰航天器的正常运行甚至造成损伤。
2、卫星定位与无线电通信的干扰源
在距离地面60~1000公里的区域中，存在着由带电粒子组成的电离层。无线电信号能否穿过电离层、穿过电离层时信号参数发生的变化，都与电离层的性质有关。
例如，短波信号能够跨越大洲传播，利用的就是电离层对这个频段无线电信号的反射；而地面与卫星通信时，则必须使用能够穿透电离层的高频信号。
电离层性质主要受到太阳活动的影响，一旦有耀斑发生，电离层的性质在耀斑发生的同时就会马上产生变化，而日冕物质抛射吹袭地球时，引起的地磁暴同样会诱发电离层性质的变化。
地面设备在接收北斗、GPS等卫星定位系统所发射的定位信号，并由此推算位置信息时，已经考虑了电离层在一般情况下的性质。
而一旦电离层的性质由于空间天气原因发生变化，定位信号的实际变化情况就会和设备中预置情况产生差异，定位设备的定位精度就会因此下降。
对于日常生活中的手机定位，由于定位精度的要求不高且能够借助手机基台的位置进行较差定位，因此不会明显的感受到空间天气的影响。然而，对于定向钻井等野外高精度作业和新一代航空导航与仪表降落系统来说，电离层变化的定位精度降低足以干扰他们的正常工作。
3、摧毁高压电网的幕后黑手
地磁暴对社会生活的威胁，在于其可能对电网产生破坏。地磁暴引起的磁场的剧烈变化会在长距离高压输电线中产生强烈地磁感应电流，引起电网供电不稳或彻底崩溃。
1989年3月的地磁暴使得加拿大魁北克地区的电网瘫痪，数百万人在寒冷中度过了没有电能供应的夜晚。如果更加强烈的太阳风暴来袭，烧毁电网大型核心变压器，电网将会发生长时间的瘫痪。
这是因为这些大型核心变压器多为特别定制产品，没有现成的货架备份可供替换，一旦损坏，短时间内无法找到备件替换。电能是现代社会运作的基本条件，一旦失去供电，整个社会的运转便会陷入停滞。
空间天气预报
空间天气预报的制作步骤：
1、收集最新观测数据
包括各个波段的太阳图像、太阳X射线流量、太阳磁场、地磁指数、电离层状态等数据进行综合分析，然后结合观测数据、数值模拟等做出预报，与首席预报员进行会商，得出空间天气预报结论。
2、制作各种预报产品
空间天气预报产品种类很多，包括日报、周报、月报、年报等。空间天气日报总结过去24小时的空间天气情况，并预报未来1—3天的空间天气状态，包括太阳活动水平、地磁活动水平以及电离层状态等。空间天气周报则是总结最近7天的空间天气态势，预报未来7天空间天气趋势。当有大耀斑、地磁暴等重要的空间天气事件发生时，还会发布空间天气现报等产品。
图源中国天气网
3、对外公开发布
2、太阳风最强爆发是什么时候
我们一起来天文现象了解太阳风最强爆发是什么时候太阳风暴让苏格兰、加拿大、挪威等国家都出现了壮丽的极光，但同时，让加拿大的居民们感到苦恼不已：输电线电流、无线电波传播、电视信号和电话信号都受到了影响……
最强爆发
2012年，5年来最强的一次太阳风暴在3月7日上午喷发，直接受其影响的就是无线通讯。大量质子经过30多小时的太空遨游，在8日晚8点左右抵达地球大气层外层。专家说，这个黑子群还在扩大。
黑子群面积比地球大得多
春节期间，太阳风暴让苏格兰、加拿大、挪威等国家都出现了壮丽的极光，但同时，让加拿大的居民们感到苦恼不已：输电线电流、无线电波传播、电视信号和电话信号都受到了影响……
中科院紫金山天文台研究员季海生的办公室内，三台电脑“监视”着太阳。“太阳的表面上有5个黑子群，最大的一个黑子群就是11429。”电脑中的太阳呈浅蛋黄色，表面有5个黑色区域，其中11429最大。别看它就那么一点点，但实际面积大得很，“比地球大得多。长10万公里、宽5万公里。”季海生说，2012年3月1日，11429开始出现在太阳东面的区域，快速成长膨大，逐渐发威。
从1日到8日，已经喷发了几十次耀斑，光X级耀斑就有3次，M级13次，C级31次。
“黑子群11429在7日产生了11个太阳耀斑，目前频率已经在下降了。”季海生分析，尽管11429依然在变大，但它已经步入“老年”，即便产生耀斑威力已经不会大于X5.4级。“根据经验，它两天左右应该就衰老了。”尽管太阳黑子群在逐渐衰老，但它7日产生的X5.4级太阳耀斑威力却在逐渐显现。
季海生介绍，X5.4级耀斑经过30多个小时的遨游，8日晚8点左右抵达地球。
干扰电网
北极航线绕行
据了解，2012年和2013年是太阳活动极大期，太阳黑子从现在开始将更加频繁地出现，数量也会逐渐增多。太阳磁场活动将会带来更频繁的太阳耀斑、日冕物质抛射，以及大量的无线电干扰。在中纬度地区偶尔也能看到。
专家介绍，伴随人们越来越依赖电子、电讯设备，太阳风暴对人们的干扰也逐渐显现。GPS、电话通讯由于太阳风暴来袭，难免“短路”，而一些国际航班，要途经北极、南极的都会绕道或者延误。“对于途经北极的航班来说，太阳风暴来袭的时候是个噩梦，飞机会受到更大的太阳辐射，而且飞机上的电子设备会突然失灵，让飞机陷入困境。”
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