空间天气学十问答

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1、空間天氣學十問答一、什麼是空間天氣學？（魏奉思中科院空間中心）二、空間災害性天氣對人類航太活動有什麼影響？（趙華中科院空間中心、朱文明航太工業總公司501部）三、空間災害性天氣對人類通信、導航活動有什麼影響？（郭兼善中科院空間中心、吳健資訊產業部22所）四、空間災害性天氣對人類地面技術系統（電力、輸油（氣）和資源等）和生態環境有什麼影響？（湯克雲中科院地質地球物理所、焦維新北京大學）五、空間天氣學的基本問題是什麼？（魏奉思中科院空間中心）六、如何監測空間天氣的變化？（焦維新北京大學、王家龍北京天文臺、萬衛星武漢物理與數學所、徐寄遙中科院空間中心）七、空間災害性天氣變化是如何發生的？（肖佐

2、北京大學、王家龍北京天文臺八、目前關於空間災害性天氣變化的預報能力如何？（王家龍北京天文臺、高玉芬國家地震局地球所）九、國際空間天氣研究的態勢如何？（馮學尚中科院空間中心、張貴銀總參大氣所）十、我國在推動空間天氣學方面正在作出哪些努力？（於晟國家基金委地學部、朱志文國家基金委地學部）資料：重要的空間災害性天氣事件簡介（馮學尚中科院空間中心）一、什麼是《空間天氣學》?魏奉思中國科學院空間科學與應用研究中心，空間天氣研究實驗室千百年來，人們就知道，狂風暴雨、電閃雷鳴、洪澇、水旱，地球上這些惡劣的天氣變化給人們的衣、食、住、行和生產活動帶來災難。地球20-30公里以上的高空，甚至千萬公里的空間

3、（或稱太空），也存在惡劣的空間天氣變化。例如，當太陽上高溫、高超音速的物質噴發所形成的太陽風暴吹過地球，有時會使衛星失效、提前隕落、通信中斷、導航、跟蹤失誤、電力系統損壞以及人的健康與生命帶來嚴重危害，卻是近2-30年來才逐步認識到的新事實。我們現在知道，從太陽到地球這個日地空間環境與人類生存和發展息息相關。它由太陽大氣、行星際介質、地球的磁層、電離層和中高層大氣所構成。這個空間環境自1957年人造衛星上天，人類的航太、通信、導航以及軍事活動等從地表擴展到成百、上千公里的空間，成為人類活動的重要場所；它的高高度、高真空、微重力、強輻射、高電導率等獨特的環境條件既為人類發展提供豐富的資源，

4、又為航太、通信、資源探測、軍事等活動提供地面不可能有的便利；它阻止和吸收來自太陽的X射線、紫外線、高能帶電粒子以及超音速的太陽風暴對地球人類的直接轟擊，是人類生存的重要保護層。然而“水可載舟也可覆舟”，常常出現的惡劣空間天氣變化也給人類的高科技活動帶來如前所述的嚴重危害。太陽活動控制著它的喜怒哀樂。什麼是空間天氣學呢？它是專門研究和預報從地球20-30公里之上直到太陽這一日地空間環境中的災害性天氣變化規律，減輕或防止空間災害，為人類活動服務的學科（discipline）。用科學的術語來表述，它是一門正迅速發展的把日地物理科學與地面和空間技術的應用緊密結合在一起的學科。它是一門多學科、多技

5、術領域高度交叉綜合的跨世紀的新學科。下面就其產生背景、基本內涵和人們的認識作一簡要介紹。?科學背景自1957年人造衛星上天，開闢人類進入空間時代新紀元以來，國際科聯相繼成立了空間研究委員會（COSPAR）和日地物理科學委員會（SCOSTEP），許多國家成立了國家級委員會。通過廣泛的國際合作，對地球大氣層之外的廣大空間，特別是對日地空間系統，發射了上百顆科學衛星，建立了龐大的地面監測系統，實施了一系列重大的國際合作計畫，如“日地物理計畫”（ISTP）和“日地能量計畫”（STEP）以及“地球環境模型”（GEM）等，知道太陽風暴來源於太陽爆發活動的物質噴射，它的速度高達每秒數百公里至數千公里，

6、它形成的太陽風暴吹過地球時，將會引起地球空間環境急劇的變化，地球二極高緯地區絢麗多姿極光的出現是它到地球的光學；地磁場發生稱之為地磁暴的突然擾動；電離層通訊條件發生稱之為電離層暴的惡劣變化；衛星軌道的大氣加熱，密度增加，發生所謂熱層暴以及高能量電子的通量突然增強事件等。這些現象都是相互有機聯繫的短期突發性現象，必須把太陽大氣、行星際太陽風、地球空間的磁層、電離層、中高層大氣作為一個有機耦合系統來加以探測和研究。當今空間探測開始對日地空間環境進行全球三維結構和過程的探測；變化規律研究開始把日地空間環境作為一個有機系統，定量瞭解其間的因果關係，空間災害性事件研究開始從定性階段向定量階段發展。

7、空間物理開始變成一門“硬”科學（Hardscience）。科學上40餘年的集累為空間天氣學的產生奠定了必備的科學基礎；?社會需求隨著人類進入二十一世紀高科技時代，日地空間環境中惡劣的天氣條件常常給空間和地面的高科技系統，造成空間災害。自1989年3月發生特大的空間災害性事件以來，幾乎每年都要發生重大的空間災害。美國每年來自空間天氣造成的損失都以數千萬美元計（美國國家空間天氣戰略計畫，1995），更不用說多顆通訊衛星的失效、甚至整個衛