太空的天气怎么样?

除了发生在我们每一个相邻行星上的独特的天气外，还有由太阳上的各种喷发引起的空间天气干扰，它们发生在浩瀚的行星际空间(日球层)和近地空间环境中。beplay体育官网电脑

就像地球上的天气一样，太空天气无时无刻都在发生，随时随地都在变化，对人类的技术和生活造成损害。然而，由于太空几乎是一个完美的真空(它不包含空气，几乎是一片空旷的地区)，它的天气类型与地球的不同。地球上的天气是由水分子和流动的空气组成的，而太空天气是由“恒星物质”——等离子体、带电粒子、磁场和电磁辐射(EM)组成的，它们都来自太阳。

太空天气的类型

太阳不仅驱动地球的天气但太空中的天气也是如此。它的各种行为和喷发都产生了一种独特的空间天气事件。

太阳风

因为太空中没有空气，风我们知道它不可能存在于那里。然而，有一种叫做太阳风的现象，带电粒子流被称为等离子体，磁场不断地从太阳辐射到行星际空间。通常，太阳风以“慢”的速度传播，接近每小时100万英里，大约需要3天的时间到达地球。但是，如果日冕洞(磁场线直接伸入太空而不是绕回太阳表面的区域)形成，太阳风就可以自由地吹入太空，时速可达170万英里快6倍闪电在空中划过。

太阳黑子

大多数空间天气特征都是由太阳的磁场产生的。太阳的磁场通常是对齐的，但随着时间的推移，由于太阳赤道的旋转速度比两极快，磁场就会纠缠在一起。例如，太阳黑子——太阳表面上行星大小的黑暗区域——出现在从太阳内部到光球层的束线向上的地方，在这些混乱的磁场中心留下较冷的区域(也就是较暗的区域)。因此，太阳黑子会发射出强大的磁场。然而，更重要的是，太阳黑子充当了太阳活动程度的“晴雨表”:太阳黑子的数量越多，太阳的风暴就越猛烈——因此，科学家们预计，太阳风暴也就越多，包括太阳耀斑和日冕物质抛射。

类似于地球上的气候模式El Niño和La Niña在美国，太阳黑子的活动以长达11年的多年周期变化。当前的太阳周期，第25个太阳周期，始于2019年年底。从现在到2025年，科学家预测太阳黑子活动将达到顶峰或“太阳活动高峰期”，太阳活动将会加剧。最终，太阳的磁力线将会重置、解除扭曲并重新排列，届时太阳黑子的活动将下降到“太阳活动极小期”，科学家预测2030年将会发生什么．在此之后，下一个太阳周期将开始。

太阳耀斑

NASA/Goddard/SDO / Flickr / CC By 2.0

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太阳耀斑是太阳表面强烈的能量爆发(EM辐射)，以斑点状的闪光形式出现。根据美国国家航空航天局(NASA)的说法，当太阳内部的剧烈运动扭曲了太阳自身的磁力线时，太阳就会自转。就像一根被紧紧扭曲后会恢复原状的橡皮筋一样，这些磁场线爆炸式地重新连接到它们标志性的环状结构中，在这一过程中，将大量的能量抛向太空。

尽管它们只持续几分钟到几小时，太阳耀斑释放的能量是太阳耀斑的1000万倍火山喷发美国宇航局戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)表示。由于耀斑以光速传播，它们只需8分钟就能从太阳跋涉9400万英里到达地球，而地球是离太阳第三近的行星。

日冕物质抛射

NASA/GFSC/SDO / Flickr / CC By 2.0

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偶尔，扭曲形成太阳耀斑的磁力线变得如此紧张，以至于它们在重新连接之前就分裂了。当它们折断时，来自太阳日冕(最上层大气)的巨大等离子体和磁场云爆炸逃逸。这些被称为日冕物质抛射(cme)的太阳风暴爆炸通常会携带10亿吨日冕物质进入行星际空间。

日冕物质抛射往往以每秒数百英里的速度传播，需要一到几天才能到达地球。然而，在2012年，美国国家航空航天局(NASA)的一艘日地关系观测卫星(Solar Terrestrial Relations Observatory)观测到，日冕物质抛射(CME)在离开太阳时的速度高达每秒2200英里。这被认为是有史以来最快的日冕物质抛射。

太空天气如何影响地球

空间天气会向行星际空间释放大量的能量，但只有那些指向地球的太阳风暴，或者从太阳的一面喷发出来的，目前正对着地球的太阳风暴，才有可能对我们产生影响。(因为太阳每27天自转一次，面对我们的那一面每天都在变化。)

当地球导向的太阳风暴做一旦发生，它们会给人类技术以及人类健康带来麻烦。与地面天气不同的是，地面天气最多会影响多个城市、州或国家，而空间天气的影响是在全球范围内感受到的。

地磁风暴

NASA / Flickr / CC BY 2.0

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每当来自太阳风、日冕物质抛射或太阳耀斑的太阳物质到达地球时，它就会撞入地球的磁层。磁层是由地核中流动的带电铁水产生的类似屏蔽的磁场。最初，太阳粒子被偏转;但是随着粒子对磁层的推动堆积起来，能量的累积最终加速了一些带电粒子通过磁层的速度。一旦进入大气层，这些粒子就会沿着地球的磁力线移动，穿过南极和北极附近的大气层，产生地磁风暴——地球磁场的波动。

一旦进入地球的上层大气，这些带电粒子就会在离地球表面37到190英里的电离层造成严重破坏。它们吸收高频(HF)无线电波，这可以使无线电通信和卫星通信GPS系统(使用超高频信号)也会出现故障。它们还能使电网过载，甚至能深入人体的生物DNA，使人体暴露在辐射中毒中。

极光

NASA / Flickr / CC By 2.0

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并非所有到地球的太空天气旅行都是为了恶作剧。当来自太阳风暴的高能宇宙粒子穿过磁层时，它们的电子开始与地球上层大气中的气体发生反应，并在地球的天空中发出极光。(北极光北极光在北极跳舞，南极光在南极闪烁。)当这些电子与地球上的氧气混合时，绿色的极光被点燃，而氮产生红色和粉色的极光。

通常，极光只能在地球的两极地区才能看到，但如果太阳风暴特别强烈，它们发出的夜光可以在低纬度地区看到。例如，在被称为1859年卡灵顿事件的日冕物质抛射触发的地磁风暴中，可以在古巴看到极光。

全球变暖和变冷

太阳的亮度(辐照度)也会影响地球的气候。在太阳活动最频繁的时候，太阳黑子和太阳风暴最为活跃，地球自然会变暖;但仅略。根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据，到达地球的太阳能只多出1%的十分之一。同样，在太阳活动极小期，地球的气候也会稍微变冷。

空间天气预报

谢天谢地，NOAA的科学家们空间天气预报中心(SWPC)监测太阳活动如何影响地球。这包括提供当前的空间天气状况，例如太阳风速度，以及发布三天的空间天气预报。展望预测条件到目前为止27天提前也可以。美国国家海洋和大气管理局也开发了空间天气尺度，类似于飓风类别和EF龙卷风评级，迅速向公众传达地磁风暴、太阳辐射风暴和无线电停电的影响是轻微的、中度的、强烈的、严重的还是极端的。

美宇航局太阳物理研究所通过开展太阳能研究来支持SWPC它的舰队由20多个自动航天器组成，其中一些被放置在太阳上，全天候观察太阳风、太阳周期、太阳爆炸以及太阳辐射输出的变化，并将这些数据和图像传回地球。