太空天氣

目錄

[隱藏顯現]

1 簡介

2 天氣現象

1. 2.1 太陽周期
2. 2.2 太陽黑子
3. 2.3 太陽耀斑
4. 2.4 太陽風
5. 2.5 地磁暴
6. 2.6 極光

3 影響因素

4 如何監測

5 對地球的影響

6 太空天氣事件的例子

太空天氣源于太陽，一般指一切太陽活動，包括太陽黑子和太陽耀斑等，以及其為地球帶來的影響。這些活動均會時刻出現不同程度的變化，時強時弱。太陽活動平靜時是好天氣，太陽活動頻繁，可能影響地球上的通訊，導航和電力系統以及衛星和太空船的運作時，便是壞天氣。

太陽周期

太陽活動是有周期性變化的。太陽周期是指大約十一年周期性的太陽黑子數量增加和減少。每一周期是從

太陽活動最低潮時算起。太陽周期的排序開始于十八世紀，而現在我們正處于第二十三周期。

太陽黑子

太陽黑子是太陽表面上的陰暗區域，一般成群出現。它擁有很強的磁場，而其溫度則較其它地區低。太陽

黑子的數量通常用作太陽活動的指標。在太陽周期高峰時，太陽黑子的數量會明顯增加，多達數百。

太陽耀斑

太陽耀斑是一種劇烈的太陽活動現象。太陽耀斑的出現，與太陽上某處地方急劇地放出電磁波及大量帶電荷粒子（主要是電子）有關。這些電磁波能干擾地球的廣播通訊及無線導航系統，而帶電荷粒子亦能對航行中的太空船和人造衛星構成危險，也會使太空人處于較高輻射環境中。

太陽風

太陽釋放巨大能量。其中部份能量以帶電荷粒子形式高速傳送開去，這便是太陽風。它的移動速度達到每秒數百公里。雖然地球上的磁場能將環繞地球的帶電荷粒子困于其輻射帶（Van Allen belts），一般能有效阻擋太陽風，但在猛烈太陽風情況下它可能受影響而變形，導致地磁暴的出現。

地磁暴

地磁暴起因是由于猛烈太陽風沖擊地球，使地球磁場急速變形而造成的。它能嚴重影響無線廣播及導航系統，癱瘓地上電力供應網絡。在一九八九年發生的猛烈地磁暴，使加拿大魁北克省停電達九小時，有些美國衛星停止服務。在二零零三年十月，太陽上爆發強烈的太陽耀斑，引發近期最嚴重的地磁暴。在紜紜受影響的事件中，地磁暴使日本的一枚通訊衛星短暫停止運作。

極光

極光通常在高緯度的地區出現，它們與太陽風引致的地磁活動有關。當來自太陽的帶電荷粒子（主要是電子）與地球大氣層的空氣粒子碰撞，生成不同顏色的光，這便是極光。極光的形狀取決於帶電荷粒子的移動方向及磁場的變化，而極光的顏色則視乎大氣層的空氣粒子狀況。氧能釋出綠光及紅光，氮則釋出紫紅色光和藍光 。

在太陽系內，太空天氣受到太陽風的密度和速度，還有太陽風攜帶的等離子造成的行星際磁場（IMF）很大的影響。不同的物理現象與太空天氣有關，包括地磁風暴和次風暴、范艾倫輻射帶的活動、電離層的擾動和閃爍、極光和在地球表面的地磁的誘導電流。

日冕物質拋射和它們關聯的沖激波經由壓縮磁層和觸發地磁風暴也是導引太空天氣的重要驅動力。

被日冕物質拋射或閃焰加速的太陽高能粒子，也是太空天氣的重要駕御者，它能經由感應電流危害到太空船上的電子設備，和威脅到太空人的生命。

由于太空天氣源于太陽，世界多國的太空天氣中心均使用特殊的衛星及望遠鏡來監測太陽活動。

太空天氣在幾個相關的地區對太空探索和發展發揮了深遠的影響。不斷變化的地磁條件可以造成大氣密度的急劇改變，造成低地球軌道上太空船高度的墮落。由于太陽活動增強產生的地磁風暴會導致太空船上的檢測器暫時失明，或是干擾到船上的電子儀器，或是太空環境的條件對設計太空船的遮罩和載人太空船的生命支援系統也是很重要的。此外，磁暴也會影響到在高緯度上常態飛行的飛機，使受到的輻射總量增加。

地磁風暴 - 強烈的太陽風扭曲地球磁場。由于電磁感應?生瞬間電流猛烈波動，能損毀變壓器、電子儀器和導航設備。

太陽輻射風暴 - 高能粒子和等離子流對太空人、極地航班的乘客和機組人員造成威脅。

無線電通信中斷 - 強烈X射線的電離作用擾亂地球的電離層，產生訊號閃爍（意即噪音、畸變失真和衰減），干擾無線電通信。

一般來說，地磁風暴影響地球上的人類活動最大。太陽輻射風暴主要對那些高空飛行活動構成威脅，而無線電通信中斷主要影響那些與航運或無線電通信有關的業務 。

1859年9月2日，電報服務中斷。

最著名的太空天氣事件例子是發生在1989年3月13日魁北克水力的電力網絡因為地球感應電流瓦解的事件。這個事件開始于一個變壓器出現故障，然后導致大規模普遍的斷電，至少持續了9小時，并有600萬人受到影響。造成這個磁暴發生的事件是1989年3月9日的日冕物質拋射，太陽拋出了一些物質。

1994年1月20日的磁暴撞擊了兩顆加拿大的通信衛星Anik E1和E2，還有一顆國際通信衛星Intelsat K，使通訊暫時性的中斷。

1997年1月7日的日冕物質拋射轟極了地球的磁層，使AT&T損失了一顆通信衛星Telstar 401(價值$2億美金)。

飛越極區的航線對太空天氣別敏感，部分是因為聯邦航空條例要求在飛行的全呈都需要可靠的通信。估計每次偏離極區的飛行都要多耗費$100,000美金的費用，有9家航空公司經營飛越極區的航線，即使有一些衛星的訊號受到干擾，接收機自主完好監測技術可以協助飛機仍然能接收到GPS的訊號。

在載人太空任務期間沒有發生較大的太陽高能粒子事件。雖然，類似的大事件發生在阿波羅16號和阿波羅17號登月任務中間的1972年8月7日。高能量的粒子有可能轟極到沒有地球磁場保護的太空人，若這些事件發生在這些任務進行的期間，有可能造成死亡或至少會危及太空人的生命。2002年4月12日，一次太陽高能粒子事件沖擊到火星探測器Nozomi，導致大規模的失敗。這個計劃原本就已經比程序表落后了3年，最后終于在2003年12月被放棄。