古往今來(lái)，懷揣著對(duì)“宇宙”的探索欲，人類相繼開展了規(guī)模宏大的空間科學(xué)探索和研究。也正是在多方努力下人類也由此進(jìn)入了空間科學(xué)時(shí)代。
地面的我們每天會(huì)看天氣預(yù)報(bào)，而遠(yuǎn)在太空出差的航天員們其實(shí)也在密切關(guān)注空間天氣。那么，什么是空間天氣？一起來(lái)了解吧。
01. 空間天氣和日常天氣一樣嗎？
廣義地說(shuō)，空間天氣是整個(gè)太陽(yáng)系的物理狀態(tài)。由于人們生活在地球上，絕大多數(shù)衛(wèi)星都在地球周圍的太空中，因此，人們最關(guān)心的是地球周圍太空的物理狀態(tài)，狹義地說(shuō)，地球周圍太空的物理狀態(tài)就是空間天氣，主要包含空間磁場(chǎng)和帶電粒子強(qiáng)度在空間的分布及其變化。這些分布和變化會(huì)對(duì)天基和地基技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的不利影響，比如說(shuō)對(duì)電網(wǎng)，對(duì)短波通訊，對(duì)石油管道，對(duì)導(dǎo)航和定位，對(duì)衛(wèi)星上的電子設(shè)備，對(duì)航空乘客和宇航員的健康，對(duì)低軌衛(wèi)星軌道高度等造成不利影響。
空間天氣與日常天氣不同?？臻g天氣主要是由等離子體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的，而日常天氣是由中性大氣的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。不過(guò)都分好天氣和壞天氣。
02. 哪些因素會(huì)影響空間天氣？
影響空間天氣的主要因素是太陽(yáng)活動(dòng)，其他因素還有季節(jié)等。
03. 日常天氣的周期是365天，空間天氣的周期是多長(zhǎng)時(shí)間？
空間天氣受太陽(yáng)活動(dòng)的控制，因此，太陽(yáng)活動(dòng)的周期就是空間天氣的周期，其周期范圍是9-14年，即有些太陽(yáng)活動(dòng)周的時(shí)間短一點(diǎn)，有些長(zhǎng)一點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)活動(dòng)周的長(zhǎng)度大部分為10.6年左右，接近11年。從更長(zhǎng)的時(shí)間尺度來(lái)說(shuō)，還有接近22年100年左右的周期以及更長(zhǎng)的周期。
04.目前科學(xué)家們是如何監(jiān)測(cè)空間天氣事件的？
空間天氣的監(jiān)測(cè)分為地基和天基的。地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)可以監(jiān)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)、行星際和地球磁場(chǎng)、電離層和中高層大氣等。天基可以監(jiān)測(cè)航天器所在位置的太空環(huán)境(等離子體信息、高能粒子信息、磁場(chǎng)信息等)，可以遙測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)還有抵近太陽(yáng)的觀測(cè)。
通過(guò)天基地基的監(jiān)測(cè)，人們可以實(shí)現(xiàn)中高層大氣、電離層、磁層、行星際空間到太陽(yáng)的全域監(jiān)測(cè)。
05. 空間天氣有預(yù)報(bào)嗎？準(zhǔn)確率如何？
通過(guò)對(duì)大量不同事件的個(gè)例分析，以及通過(guò)對(duì)大量事件的統(tǒng)計(jì)研究和數(shù)值模擬研究，人們建立了很多空間天氣的統(tǒng)計(jì)模型與數(shù)值模型，并利用這些模型開展空間天氣預(yù)報(bào)。空間天氣預(yù)報(bào)分為提前1小時(shí)左右的臨近預(yù)報(bào)、提前1-3天的短期預(yù)報(bào)、提前27天的中期預(yù)報(bào)、提前三個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)。
對(duì)于太陽(yáng)突然爆發(fā)事件(耀斑和日冕物質(zhì)拋射)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率目前還比較低，相對(duì)來(lái)說(shuō)，磁暴的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率要高很多，但要完全準(zhǔn)確預(yù)報(bào)磁暴的強(qiáng)度目前依然非常困難，對(duì)于電離層暴和中高層大氣密度變化的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率都不高。
06. 關(guān)于空間天氣研究，目前有哪些新趨勢(shì)？
因?yàn)檠芯克揭蕾囉^測(cè)水平的高低和采用的研究方法的先進(jìn)程度，所以，空間天氣研究的新趨勢(shì)首先是要加強(qiáng)觀測(cè)，比如對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行多視角成像觀測(cè)、加強(qiáng)行星際空間的(非一條直線的)多點(diǎn)就地觀測(cè)、加強(qiáng)磁層空間的多點(diǎn)就地觀測(cè)和南北極極光不間斷觀測(cè)。
過(guò)去在針對(duì)突然爆發(fā)的空間天氣事件，主要開展爆發(fā)的物理機(jī)制研究和統(tǒng)計(jì)研究，現(xiàn)在人們也開始把深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法引入，并與物理機(jī)制研究、統(tǒng)計(jì)研究結(jié)合起來(lái)開展對(duì)各類空間天氣事件研究。
來(lái)源：中國(guó)航天科普
轉(zhuǎn)載時(shí)間：2024.10.10
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