空间天气

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基本数据

在地球上，天气指的是我们周围空气的状态。空间天气是把同样的概念用于地球周围的太空：任一时刻有多少带电气体、辐射和磁扰动从旁流过。

几乎所有这些都来自太阳。一股持续不断的带电粒子流，即太阳风，以约每小时160万千米的速度向外吹送。太阳还会不时突然爆发，足以撼动地球磁场。大气层和磁场保护着地面上的人们，但轨道上和地面上的技术设施都可能受到影响。

太阳耀斑是太阳黑子附近突然释放的能量闪光，那里缠绕的磁场断裂并重新连接。它释放的X射线和紫外线约8分钟后抵达地球。

耀斑按X射线亮度分为A、B、C、M和X级。每个字母的强度是前一个的十倍，再用数字细分，因此X2级耀斑的强度是X1级的两倍。

强耀斑会使地球日照面的高层大气电离，造成持续数分钟到数小时的短波无线电中断。NOAA用R等级（R1至R5）对此进行评级。有些耀斑还会把质子加速到很高的速度，形成太阳辐射暴，等级为S1至S5，主要影响宇航员、极地航线和卫星。

日冕物质抛射是从太阳外层大气抛出的巨大磁化等离子体泡，质量往往达数十亿吨。许多日冕物质抛射伴随耀斑出现，但并非全部如此。

日冕物质抛射的速度远低于光速。大多数需要约一到三天才能跨越约1.5亿千米抵达地球，最快的不到一天即可到达。太空中的日冕仪遮挡住太阳明亮的圆面，使预报员能看到日冕物质抛射离开太阳，并估算其抵达时间。

日冕物质抛射是否会造成麻烦，取决于它的速度，尤其是其磁场的方向。如果该磁场与地球磁场方向相反，两者就会相连，能量随之涌入地球磁层。

地磁暴是地球磁场的重大扰动。Kp指数利用世界各地的磁力仪，以0至9的等级衡量扰动强度，每三小时更新一次。

NOAA空间天气预报中心将其转换为简单的G等级。Kp 5为G1（轻微）地磁暴，Kp 6为G2，Kp 7为G3，Kp 8为G4，Kp 9为G5（极端）。等级越高，极光能出现在离两极越远的地方。

极端地磁暴很罕见。2024年5月的地磁暴达到G5，为20多年来首次，美国和欧洲大部分地区都看到了极光。历史上最著名的1859年卡林顿事件曾使电报系统冒出火花，并在热带附近产生了极光。

地磁暴会在长距离输电线和管道中感应出电流。1989年3月，一场强烈的地磁暴使魁北克电网瘫痪约九小时。如今电网运营商会收到预警，可以提前调整系统。

卫星同样受空间天气影响。地磁暴会加热并膨胀高层大气，增加阻力；2022年2月，一场中等强度的地磁暴后，数十颗刚发射的互联网卫星坠回地球。GPS精度、短波无线电和极地航线的航空通信也可能受到影响。

在太阳辐射暴期间，宇航员会受到更强的辐射，因此空间站的乘组可以躲到屏蔽更好的区域。在地面上，大气层保护着我们，最主要的可见效应是美丽的极光。

太阳活动以约11年为周期起伏，可通过计数太阳黑子来追踪。第25太阳周期始于2019年12月。2024年10月，NASA和NOAA宣布太阳已进入极大期，截至2026年活动正在缓慢减弱。

但这并不意味着好戏已经结束。以往周期中一些最强的地磁暴就发生在衰减阶段，那时仍会出现大型而复杂的黑子群。

要关注空间天气，可以查看NOAA空间天气预报中心的免费仪表盘，了解最新的Kp值、预警和3天预报。追逐极光时，高纬度地区预报达到G1或以上就值得留意，中纬度地区则要G3或以上。如果想亲眼看看太阳黑子，只能使用合格的太阳滤镜；请参阅我们的安全观测太阳指南。