你不知道的空間天氣預報

? ? ? ? ? 天氣,顧名思義,是建立在大氣的基礎上的,宇宙空間沒有大氣,所以也談不上天氣。我們所說的空間天氣并非實質意義上的天氣,而是指由于太陽活動對地球以及近地區(qū)域所造成的影響。

  針對空間天氣的預報就是空間天氣預報,它的主要內(nèi)容是對太陽活動和其近地區(qū)域造成的影響進行預報。

  目前,世界上開展空間天氣服務的國家并不多,但是,開展得比較成熟的國家,關注的人不少。比如美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)就有完整的空間天氣預報中心(SWPC)進行相關領域預報和服務,該中心網(wǎng)頁每天的訪問量接近一百萬次。

  什么內(nèi)容這么吸引人?空間天氣預報到底是做什么的?

  讓我們打開腦洞,將視野擴大到浩瀚的宇宙空間,以距離地球地面30公里的高空為起點,一直向外,直到距離地球一億五千萬公里以外的太陽,這中間所包含的空間里面所具有的“天氣”都是空間天氣,與傳統(tǒng)氣象概念不同的是,空間天氣專指由于太陽活動對地球以及近地區(qū)域所造成的影響。

空間天氣概念示意圖 來源:國家空間天氣監(jiān)測預警中心

? ? ? ? 不難看出,空間天氣預報是圍繞太陽展開的,如果太陽表面爆發(fā)了一次“日冕物質拋射”活動,數(shù)十億噸高能粒子以每秒幾百甚至幾千公里的速度向外噴發(fā),隨著不斷地向外傳播,所影響的區(qū)域逐漸變成一個半球。

  這些高能粒子在對外傳播的過程中,就會對地球的磁層、電離層、大氣層等產(chǎn)生影響了。那么具體它會怎么影響,就是我們空間天氣預報需要解決的問題。

  當太陽活動產(chǎn)生的高能粒子在星際旅行,并與地球的首次邂逅時,它們首先擾亂的是地球的磁場。在經(jīng)過一到兩天的星際之旅后,高能粒子首先與地球的磁層碰面了,地球磁場在這股巨大能量的沖擊下努力保持原有形態(tài),雖然如此,也還是被這股力量無情的拉長,這時就會發(fā)生地磁暴,對于人類來說,我們感受不到地磁暴的影響,但是對于能夠感覺到地球磁場的鳥類來說就遭殃了。因為地磁暴的發(fā)生,鳥類的導航系統(tǒng)會受到影響,比如信鴿就會出現(xiàn)成千上萬只一起迷失的現(xiàn)象,馴養(yǎng)信鴿的人會因此蒙受巨大損失。

空間天氣對地球的影響 來源:NOAA

? ? ? ? 緊接著,日冕物質拋射產(chǎn)生的高能粒子會影響到地球的電離層,處在這一層中的電子被太陽高能粒子嚇得到處逃竄,這一秒還扎墩兒的躲在一起,下一秒又四散奔逃了,電離層也因此變得坑洼不平、薄厚不一。全球定位系統(tǒng)的信號傳輸過程會因此發(fā)生劇烈的抖動,嚴重時會影響定位精度甚至是完全罷工。

太陽爆發(fā)的高能粒子影響地球的過程(示意圖)來源:NASA

? ? ? ? 最后,來自太陽的高能粒子與地球生物的最后一層屏障——大氣層相遇了。稠密的大氣層中的氣體原子與高能粒子發(fā)生著激烈的碰撞,使得它們的能量和速度都得到極大的衰減,但是碰撞的同時卻帶來了新的問題,這就是“次級輻射”,比如說小體積卻具有很高速度和質量的中子,它們可以輕松的穿透飛機座艙,對乘客和機組成員造成較地面高十幾甚至是幾百倍的輻射計量。

? ? ? ? 由此可見,空間天氣對我們地球的影響不小,同樣需要精準的預報。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文字來源:中國氣象局官網(wǎng)

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