空间天气_空间天气定义

1.空间天气产生的科学背景和应用背景

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。

空间天气产生的科学背景和应用背景

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。

空间天气是指近地空间或从太阳大气到地球大气的空间环境状态的变化。与地球行星大气（对流层和平流层）中天气的概念不同，空间天气描述的是空间中背景等离子体、磁场、辐射等的变化。大多数空间天气是由源于太阳近表面和太阳大气（色球和日面）的太阳风所携带的能量驱动的。空间天气有时候也指行星际空间（极少数情况下指星际空间）的环境状态变化。

空间天气有两个重点：科学研究和应用。空间天气这个术语直到20世纪90年代才开始使用，在此之前，当前意义上的空间天气活动被认为是物理或高层大气物理学和空间探索的一部分。

“空间天气”这一崭新的领域产生于日地空间探测、研究与应用。这里充满着复杂多变而丰富多彩的动力学过程，并且时有灾害件发生。就像地表风雨雷电等天气变化一样，“空间天气”对人类活动同样产生重大影响。

从1957年起到今天，空间时代走过了40年的历程。地球空间，这个地球的“第四环境”又向人类展现出巨大的前景。高真空、低密度、强辐射等特点为科学研究提供了地面无法实现的实验条件，也为、天气、通信、军事侦察提供了地面上不可能有的便利条件。

然而，当人类一旦进入这个领域才真正知道，等待他们的不仅仅是利益，还有恶劣的空间环境带来的危险。无论从科学的角度，还是从应用的角度来看，认识地球空间电磁环境的状态和变化，尤其是灾害性空间的过程及其效应，都是绝对必要的。

人类形成和生存的地面环境也受到“空间天气”的极大影响。亿万年来，地球上的生物圈和人类，就是在地球固有的这样一种电磁环境中发生、发展和演化的。可以预料，人类生存和发展与地球电磁环境息息相关。从一方面来看，人类文明的进步，使人类跨出地球，在茫茫宇宙中找到了维系人类进步的条件。从另一方面来看，现代人类文明又变得越来越“脆弱”，现代人类赖以生存的各种技术系统对变化的空间天气越来越“敏感”：一次大磁暴可能破坏电力系统，使几百万人生活在黑暗之中；一次大磁暴可以使远距离输油管道产生几千伏特的高压……

于是，“空间天气”的研究应运而生了。

只有当人类进入空间时代，复杂的空间环境结构和丰富的空间现象才真正被人们所认识，当初被想像为简单真空的地方原来是如此丰富多彩。也只有在空间时代，人们才切身体会到空间环境的严重性，深刻认识到空间环境对现代人类社会的巨大影响。空间物理学迅速成长起来，空间通信成为蓬勃发展的高技术，并深深进入了社会生活。“空间天气”开始成为人们监测和预报的对象，空间生命、空间材料、空间天文、微重力等一大批新兴学科和边缘交叉学科飞速发展，汇集成为一门极富活力的学科——空间科学。