空間天氣影響人類世界

「空間天氣」是一個近地空間環境變化的概念。它與行星大氣層內的天氣截然不同，涉及空間離子、磁場和輻射等現象。空間天氣中的「風」是太陽風，「雨」是來自太陽的帶電粒子雨；空間天氣沒有陰晴之分，但有太陽和地磁場的「平靜」與「擾動」之別，空間天氣不太關心「冷暖」，而特別注意太陽的紫外線和X射線輻射的變化。

空間天氣是一個比較新的概念，它的內容和含義仍在發展中，最普遍的一種理解是指瞬時或短時間內太陽表面、太陽風、磁層、電離層和熱層的狀態。廣義的空間天氣還包括空間碎片、流星體和電磁雜訊等人工影響的空間環境。它們的狀態可影響空間和地面技術系統的性能和可靠性，危及人類的生命和健康。惡劣的空間天氣可引起衛星運行、通信、導航以及電站輸送網路的崩潰，造成各方面的社會經濟損失。

1、 對遠距離短波通信的影響

遠距離短波通信是靠電離層對短波信號的反射來實現的，最高和最低可用頻率取決於電離層電子密度的分布。電離層的快速變化能導致短波通信信道衰落，強衰落能導致通信中斷。太陽爆發產生的電離層短波吸收增強也能引起短波通信中斷。2000年6月份至7月份，多次發生電離層擾動事件，使短波通信可通頻帶變窄，通信質量受到嚴重影響，最嚴重的事件是短波通信中斷達20多小時，由此可見電離層天氣對短波通信的重要性。

2、 對衛星通信的影響

衛星通信包括同步和低軌道衛星網（移動通信）兩類系統。所採用的頻率大都能穿透電離層。對於甚高頻（VHF）以上頻率，電離層快速隨機變化引起的信號閃爍會導致信道的信噪比下降，誤碼率上升，嚴重時使衛星通信鏈中斷。我國的台灣——廣州一線以南的地區屬於電離層閃爍的高發區，海事衛星通信在這些地區經常出現中斷現象。當地面台站、航天器和太陽在一條直線上時，天地間通信就會受到干擾。

3、 對衛星導航的影響

衛星導航的原理是測量接收機到每顆衛星的距離，在已知衛星位置的前提下求解導航接收機的位置。衛星導航信號穿過電離層產生的誤差是重要的誤差源之一。因此，電離層的任何擾動都將對GPS等衛星導航系統造成嚴重影響。

此外，對於導彈、衛星和飛船等的跟蹤、測軌和定位系統而言，電離層擾動會對測距引入額外時延，對測角引入折射彎曲效應，對測速引入電離層附加多普勒頻移，對測相引入相位超前和相位色散，從而在這些系統中引入額外的誤差源。

4、 對地面的輸電系統產生嚴重影響

磁暴期間，地磁場的劇烈變化在地表感應一個電位差，這個電位差產生的地磁感應電流可作為變壓器的偏置電流，使變壓器產生半波飽和，嚴重時可燒毀變壓器。

1989年發生於北美地區的大規模斷電事件就是空間天氣影響人類生存環境的經典例證：

1989年，正處於第22太陽活動周的峰期。3月13日凌晨，一陣光弧之後，路燈黑了，樓宇黑了，夜總會黑了，整個不夜城黑了。施虐的禍首是50年以來第二強的地磁暴，強磁暴產生了強大的感生電流，衝擊了魁北克水電站的變壓器和儲能器，使魁北克水電站遭到了毀滅性的打擊。電網癱瘓，600萬居民在無電的冬天度過了9h，直接經濟損失達5億美元。

5、影響地表油氣管線的安全

地磁暴產生的感生電流不但會對高緯度地區的輸電網和通訊電纜產生危害，還會影響地表油氣管線的安全。已經測量到，強磁暴時，每公里的輸油管線上有6V的感生電壓，在1000km長的輸油管道上，會有6000V的感生電壓，阿拉斯加輸油管線上有1000 A的電流流過。如此強大的感生電流，當然會影響流量計的正常計數，並加速管線的腐蝕。

（圖片來源於網路）

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