发了太阳探测卫星，这种天气预报能用咱自己的数据啦！
古往今来，人类从未停止对太阳的观察与遐想。
终于！在奔赴火星、着陆月球之后，中国准备“拥抱”太阳。
近日，据中科院紫金山天文台透露，我国第一颗综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台（ASO-S）计划于2022年上半年发射升空。
这颗卫星的发射，将标志我国进入“探日时代”。
为何要去探测遥远的太阳？
太阳是距离我们最近的一颗恒星，也是太阳系存在的基础。在超过45亿年的时间里，太阳孕育了地球上的天气、气候，以及我们所依赖的生态环境。
太阳是地球成为生命宜居星球的最根本条件。一旦太阳发生异变，我们的家园将天翻地覆。
如果没有太阳，地球上将不再存在气态的氧气，不再存在液态的水；如果没有太阳，四季不复存在，没有季风与洋流，我们所熟悉的几乎一切天气现象都不会发生；如果没有太阳，不仅人类和昆虫，连生命力最顽强的细菌也难有存活的可能。
2019年2月，南方多地持续连阴雨天气，多地日照时数均为1961年以来历史同期最少，给人们生活带来极大影响。图/胡兴才
太阳异常活动影响现代生活？
一般来说，太阳到地球的能量是稳定的。太阳能量以电磁波形式传播，有99.9%能量都是稳定的可见光；另外0.1%的部分是波长比较短的，如紫外线、x射线等等。
这些电磁波在地球高层大气就会被吸收，所以地球上基本感受不到它们的影响。让我们夏天晒黑的也只是近紫外线的电磁波，确切的说是“准紫外线”。
但是吸收了那0.1%电磁波以后，高层大气的分子运动就会加快，温度也会升高，而且，这些电磁波也会与原子核的核外电子相互作用，产生电离，形成电离层。
现在公众很少会接收到电离层反射的信号，所以对电离层的变化也基本没有什么感受。但对于渔船出海、远洋货轮来说，依靠电离层传播信息的短波仍然是可靠的备份手段。
电离层也有不好的影响，就像我们看到筷子在水里由于折射是折断的样子，无线电波在电离层中的传播也存在一定的偏差，不同电离层的状况所造成的偏差不一样，白天跟晚上也是不一样的。
这种传播的偏差的大小直接会影响GPS的导航结果。GPS导航程序中，会扣除一个固定的电离层误差，但如果电离层发生扰动，GPS给出的位置就会出现偏差。
NASA制作的太阳表面磁场的仿真动画。
太阳发出的高能粒子等物质，其危害就像地面上的核辐射。但人类并不用担心它们的影响，因为地球大气和磁场会把这些都挡住，使人不受损害。
不过，这些物质却会影响到地球上空的卫星。另外，卫星所处的太空中并不是真空，周围有残存的大气，被地球高层大气吸收的紫外线以及太阳输出的高能粒子与大气的碰撞，都会使底层大气加热、上升，从而会影响卫星轨道上大气的密度，增加卫星阻力，影响地面对于卫星轨道的预测。
如果太阳有大的爆发，如耀斑，紫外线强度显著加强，太阳粒子也会增加，如果没有准备，卫星轨道会变化非常厉害，有可能卫星的短暂失联。
1989年3月13日，加拿大魁北克大停电。上图是当天凌晨，美国纽约州拍到的反常的前所未见的极光现象。当天的地磁Dst指数突破了500，通常高于100就已经是一次大磁暴了。目前认为其根源就是一次强烈的太阳风暴。
这颗卫星可以服务天气预报？
ASO-S的设计目标，就是揭示太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射（一磁两暴）的形成及相互关系，预期在轨运行不少于4年。
“如果我们把“一磁两暴”研究清楚了，那么我们通过观测磁场就可以提前预报什么时候发生耀斑，什么时候发生日冕物质抛射，就像地球上的天气预报一样。”先进天基太阳天文台首席科学家甘为群表示。
ASO-S卫星 图片来源：紫金山天文台
据国家卫星气象中心副研究员陈安芹介绍，目前，我国太阳观测以地基监测设备为主。
“地基太阳监测设备只能在白天运行，且受云等天气条件影响，无法实现全天时、全天候观测，而且由于受大气吸收等因素的影响，我们只能观测有限的波段。”陈安芹说。
“太阳是空间天气的源头，目前空间天气预报除使用有限的地面观测资料外，非常依赖国外卫星观测数据。”
而ASO-S搭载3台有效载荷，用于测量太阳磁场，以及观测日冕物质抛射和太阳耀斑。它将工作在距离地表720公里的地球极轨，可以满足近乎24小时连续观测太阳的要求。
通过监测日冕物质抛射在太阳上的爆发情况，预报对地球的可能影响，ASO-S可以提前1-3天警示人类做好防护工作。
ASO-S卫星由三台有效载荷组成 图片来源：紫金山天文台
卫星发射后，我国将首次获取自主的太阳磁场和日冕物质抛射的空间观测图像，这将使我们的空间天气预报大大摆脱对国外数据的依赖。
未来，太阳观测数据如何使用？
“根据监测到的日冕物质抛射，可以预报其对地球的影响。”陈安芹说，“此外，ASO-S卫星首次实现太阳矢量磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射同时观测，如果能将这三者之间的关系研究清楚，我们可以通过磁场观测提前预报。”
图为2000年2月27日01时54分美国SOHO卫星LASCO望远镜观测的日冕物质抛射，图中上方比较亮的区域为日冕物质抛射，如果日冕物质抛射正对地球，将会引起灾害性空间天气事件。目前我国还没有可以观测日冕物质抛射的设备。
在卫星发射之前，中国气象局作为用户单位一直参与其中，多次参加ASO-S项目组组织的“拓展应用目标会议”，针对未来观测数据如何使用进行讨论。
卫星发射后，作为用户单位除使用实时数据进行空间天气预报外，还将使用其科研数据开展空间天气预报方面的研究工作，提高空间天气预报的准确率。
2022年！
太阳，中国来啦！
中国气象报社 出品