风、雨、云、电、闪、雪、霜、雷、雹、霾是地球上天气的日常特征，它更多的是表现某一个地区距离地表较近的大气层在短时间内的具体状态

将目光看向更远的外太空，在我们的大气层之外，科学家们正在监测太空中由太阳活动引起的短时间尺度的变化，这就是空间天气（space weather）

空间天气，这是科学家在二十世纪后期用来描述空间变化的名称，它是一个近地空间环境变化的概念，现在已经成为许多太阳物理学家、气象学家和天文观测者热衷的研究领域

对太空天气的研究意味着我们在地球天气上的相关知识与经验已经无法套用，与风、雨、雷和季节变化不同的是，太空天气的发展和产生的结果与地表天气截然不同

那么，太空天气会引起龙卷风、飓风、雷暴或温度波动吗？实际上，太空天气更倾向于以其它方式对我们产生更大的影响

关于空间天气

空间天气是指由于太阳和太阳风导致的地球磁层、电离层和热层的环境状态变化，这些环境条件可能影响航天器和一些地基系统服务的功能和可靠性，更严重的会危及人类财产及健康

空间天气涉及到背景等离子体、磁场、辐射、空间粒子流等现象，以及这些现象可能如何影响人造系统，另外除了太阳之外，银河系宇宙射线等非太阳源也可以被视作是空间天气的影响因素，因为它们也改变了地球附近的空间环境条件

我们知道太阳离地球大约1.5亿公里，然而，空间天气之所以受到关注就是因为其会影响地球和太阳系的其他部分

在今天的世界经济中，可能受到空间天气影响的有很多，特别是在北纬地区，这些领域从天基通信、广播、气象服务和导航一直到地面的配电和通信

同时空间天气对航天器通信、性能、可靠性和寿命的影响也是逐渐被发现和观察到，此外，由于空间天气导致的辐射增加可能会让参与载人航天任务的宇航员增加潜在的健康风险

在一些大型空间天气事件中，航空部门还可能遇到飞机电子设备受损和所受辐射剂量略有增加的情况，而地面上的空间天气影响可能包括配电网的损坏和中断、管道腐蚀加剧和无线电通信退化

这些服务领域中的每一个都需要空间天气数据和服务，以及更进一步的要求以满足这些服务适合其特定应用

空间天气的成因

我们的动态恒星在不断变化，每秒中有超过400万吨的物质在太阳的核心转化成能量，产生中微子和太阳辐射，而随着太阳的变化，它周围的空间也发生了变化

太阳耀斑和喷发释放出巨大的能量要比人类历史上产生的能量还要多得多，巨大的影响从太阳表面到地球上数千万英里以外的地方都能感觉到

随着太阳的变化，其磁场的变化储存了大量的能量，通常这种能量会逐渐消散，加热太阳的大气层或被太阳风卷走，有时，它的一小部分会被释放出来，触发强大的事件，结果就是地球附近的恶劣空间天气

太阳射电爆发：耀斑和日冕物质抛射

太阳爆发将大量的能量和质量送入太空，喷发表现在许多方面：太阳耀斑是电磁辐射的短脉冲爆发，将X射线和高能粒子射入行星际空间，弱耀斑则是太阳上常见的现象，而强耀斑是太阳系中能量最强的事件，它可以持续数天

太阳爆发的另一种表现形式称为日冕物质抛射（CME），表现为在几分钟至几小时内从太阳向外抛射一团日冕物质

日冕物质抛射的质量相当于约10000艘现代航空母舰的质量，并以足够高的速度将太阳物质抛向太空，以到达太阳系的外缘，数十亿吨的带电等离子体和来自太阳日冕的亚原子粒子，以600~900公里/秒的速度向太空喷发

冕洞

冕洞是太阳大气中由紫外线和X射线成像探测到的黑暗区域，是高速太阳风流的来源，冕洞所产生的风几乎毫无阻碍地进入太空，有时甚至会出现好几个月，这些洞每个月都随着太阳自转而旋转

这些高速气流与洞外产生的缓慢太阳风相撞，这种视觉效果类似于旋转式喷头产生的螺旋，科学家称之为帕克螺旋（Parker Spiral），这种碰撞会导致太阳风中形成冲击波，并对地球的磁层产生干扰，磁层是环绕地球表面数千英里的保护性磁场

上述提到的太阳耀斑、日冕物质抛射和高速气流在地球附近引起空间天气的剧烈变化称为地磁风暴，它可以扰乱地球上的雷达系统和航空导航工具

另外GPS信号容易受到地磁风暴的影响，这会改变接收器根据卫星信号计算精确位置的能力，如果信号受到阻碍，其影响不言而喻，我们的电信系统、无线电波、手机上网服务和电网都会受到空间天气的影响

磁层—免受空间天气影响的保护伞

我们都知道在地球周围空间分布有地球磁场，同时它还被大气层的气体所包围，我们的磁场和大气层就像一个超级英雄的盾牌，保护我们免受大部分太阳风的冲击

大多数带电粒子撞击地球的时候，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入，在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层

这些粒子挤压并使地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾

有时带电粒子会溜过地球的护盾，当这些粒子撞击大气层时，我们就会看到被称为极光的壮丽景象

我们可以像预报天气那样预报空间天气吗？答案是可以

太阳风暴发生突然，且其影响可以在几分钟内到达地球，但科学家们现在可以预测太阳风暴何时可能发生、强度有多大，你甚至可以像查看天气预报一样查看空间天气预报

我们熟知的NASA和其他机构运行着一系列仪器来监视太阳和空间天气

例如，NASA的太阳和日光层天文台（SOHO）观测日冕物质抛射，其他航天器，如太阳动力学天文台（SDO）和NOAA的地球静止运行环境卫星（GOES）R系列监测太阳、探测太阳风暴和太阳风的变化

它们提供的信息有助于科学家发出警报，有助于对灾害提前做出应对

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/jU763G4BMH2_cNUgHbl8.html