風、雨、雲、電、閃、雪、霜、雷、雹、霾是地球上天氣的日常特徵，它更多的是表現某一個地區距離地表較近的大氣層在短時間內的具體狀態

將目光看向更遠的外太空，在我們的大氣層之外，科學家們正在監測太空中由太陽活動引起的短時間尺度的變化，這就是空間天氣（space weather）

空間天氣，這是科學家在二十世紀後期用來描述空間變化的名稱，它是一個近地空間環境變化的概念，現在已經成為許多太陽物理學家、氣象學家和天文觀測者熱衷的研究領域

對太空天氣的研究意味著我們在地球天氣上的相關知識與經驗已經無法套用，與風、雨、雷和季節變化不同的是，太空天氣的發展和產生的結果與地表天氣截然不同

那麼，太空天氣會引起龍捲風、颶風、雷暴或溫度波動嗎？實際上，太空天氣更傾向於以其它方式對我們產生更大的影響

關於空間天氣

空間天氣是指由於太陽和太陽風導致的地球磁層、電離層和熱層的環境狀態變化，這些環境條件可能影響太空飛行器和一些地基系統服務的功能和可靠性，更嚴重的會危及人類財產及健康

空間天氣涉及到背景等離子體、磁場、輻射、空間粒子流等現象，以及這些現象可能如何影響人造系統，另外除了太陽之外，銀河系宇宙射線等非太陽源也可以被視作是空間天氣的影響因素，因為它們也改變了地球附近的空間環境條件

我們知道太陽離地球大約1.5億公里，然而，空間天氣之所以受到關注就是因為其會影響地球和太陽系的其他部分

在今天的世界經濟中，可能受到空間天氣影響的有很多，特別是在北緯地區，這些領域從天基通信、廣播、氣象服務和導航一直到地面的配電和通信

同時空間天氣對太空飛行器通信、性能、可靠性和壽命的影響也是逐漸被發現和觀察到，此外，由於空間天氣導致的輻射增加可能會讓參與載人航天任務的太空人增加潛在的健康風險

在一些大型空間天氣事件中，航空部門還可能遇到飛機電子設備受損和所受輻射劑量略有增加的情況，而地面上的空間天氣影響可能包括配電網的損壞和中斷、管道腐蝕加劇和無線電通信退化

這些服務領域中的每一個都需要空間天氣數據和服務，以及更進一步的要求以滿足這些服務適合其特定應用

空間天氣的成因

我們的動態恆星在不斷變化，每秒中有超過400萬噸的物質在太陽的核心轉化成能量，產生中微子和太陽輻射，而隨著太陽的變化，它周圍的空間也發生了變化

太陽耀斑和噴發釋放出巨大的能量要比人類歷史上產生的能量還要多得多，巨大的影響從太陽表面到地球上數千萬英里以外的地方都能感覺到

隨著太陽的變化，其磁場的變化儲存了大量的能量，通常這種能量會逐漸消散，加熱太陽的大氣層或被太陽風捲走，有時，它的一小部分會被釋放出來，觸發強大的事件，結果就是地球附近的惡劣空間天氣

太陽射電爆發：耀斑和日冕物質拋射

太陽爆發將大量的能量和質量送入太空，噴發表現在許多方面：太陽耀斑是電磁輻射的短脈衝爆發，將X射線和高能粒子射入行星際空間，弱耀斑則是太陽上常見的現象，而強耀斑是太陽系中能量最強的事件，它可以持續數天

太陽爆發的另一種表現形式稱為日冕物質拋射（CME），表現為在幾分鐘至幾小時內從太陽向外拋射一團日冕物質

日冕物質拋射的質量相當於約10000艘現代航空母艦的質量，並以足夠高的速度將太陽物質拋向太空，以到達太陽系的外緣，數十億噸的帶電等離子體和來自太陽日冕的亞原子粒子，以600~900公里/秒的速度向太空噴發

冕洞

冕洞是太陽大氣中由紫外線和X射線成像探測到的黑暗區域，是高速太陽風流的來源，冕洞所產生的風幾乎毫無阻礙地進入太空，有時甚至會出現好幾個月，這些洞每個月都隨著太陽自轉而旋轉

這些高速氣流與洞外產生的緩慢太陽風相撞，這種視覺效果類似於旋轉式噴頭產生的螺旋，科學家稱之為帕克螺旋（Parker Spiral），這種碰撞會導致太陽風中形成衝擊波，並對地球的磁層產生干擾，磁層是環繞地球表面數千英里的保護性磁場

上述提到的太陽耀斑、日冕物質拋射和高速氣流在地球附近引起空間天氣的劇烈變化稱為地磁風暴，它可以擾亂地球上的雷達系統和航空導航工具

另外GPS信號容易受到地磁風暴的影響，這會改變接收器根據衛星信號計算精確位置的能力，如果信號受到阻礙，其影響不言而喻，我們的電信系統、無線電波、手機上網服務和電網都會受到空間天氣的影響

磁層—免受空間天氣影響的保護傘

我們都知道在地球周圍空間分布有地球磁場，同時它還被大氣層的氣體所包圍，我們的磁場和大氣層就像一個超級英雄的盾牌，保護我們免受大部分太陽風的衝擊

大多數帶電粒子撞擊地球的時候，地球磁場仍有效地阻止了太陽風長驅直入，在地球磁場的反抗下，太陽風繞過地球磁場，繼續向前運動，於是形成了一個被太陽風包圍的、彗星狀的地球磁場區域，這就是磁層

這些粒子擠壓並使地球磁力線向背著太陽一面的空間延伸得很遠，形成一條長長的尾巴，稱為磁尾

有時帶電粒子會溜過地球的護盾，當這些粒子撞擊大氣層時，我們就會看到被稱為極光的壯麗景象

我們可以像預報天氣那樣預報空間天氣嗎？答案是可以

太陽風暴發生突然，且其影響可以在幾分鐘內到達地球，但科學家們現在可以預測太陽風暴何時可能發生、強度有多大，你甚至可以像查看天氣預報一樣查看空間天氣預報

我們熟知的NASA和其他機構運行著一系列儀器來監視太陽和空間天氣

例如，NASA的太陽和日光層天文台（SOHO）觀測日冕物質拋射，其他太空飛行器，如太陽動力學天文台（SDO）和NOAA的地球靜止運行環境衛星（GOES）R系列監測太陽、探測太陽風暴和太陽風的變化

它們提供的信息有助於科學家發出警報，有助於對災害提前做出應對