你敢相信么？流星原来每天都有 | 陈艳红
在地面30公里以上，人类目光到达不了的地方，也存在着“天气”的变化，科学家们称之为“空间天气”。它影响着我们的卫星、通讯系统、电力系统的运行。陈艳红就是研究空间天气的科学家之一，作为中国科学院国家空间科学中心的副研究员，她从专业角度出发，为我们讲述空间天气和飞船发射背后的故事。
中国科学院国家空间科学中心的副研究员
空间环境研究预报室研究组组长
以下为陈艳红演讲实录:
大家好，我是陈艳红，来自中国科学院国家空间科学中心。
如果大家去南极、北极或者美国的阿拉斯加，就能看到这样的景象，美丽的极光。极光它是怎么产生的，在什么时候会发生呢？我先不告诉大家，先卖个关子。
这是从太空中拍摄的地球大气层的分层情况，非常漂亮。实际上，每个人关注天气阴晴雨雪的变化，都来自地球对流层的大气运动。对流层的高度在地面以上10~20公里。在地面以上20公里到30公里的地方是平流层，也是飞机飞行的区域。我们普通人所关注和能够到达的极限，就是在地面以上30公里内的区域。
在地面30公里以上，还有很多有趣又与我们生活紧密相关的东西。比如男孩子关注的超音速飞行器，它的飞行范围大概在地面以上二三十公里到一百公里的范围内。还有流星，事实上每天都有流星，只不过数量比较少，所以如果有愿望，每天都可以许愿。流星高度大概是在60到120公里的高度上。大家都知道的国际空间站是在330公里的高度上，还有大家过来的时候用的GPS导航，GPS卫星在什么高度上呢？两万公里。
在与地球相对静止的36000公里的同步轨道上，密密麻麻分布着一圈人类各种通讯卫星和应用卫星。这些卫星和航天器生活的环境和人类在地面上的生活环境完全不一样，我们称它为空间环境。
它的范围非常广，包括从地面30公里以上到整个太阳的区域范围内，这里面有一个很重要的区域，就是地球磁场与太阳风相互作用形成的像一个罩子一样的区域，我们叫它磁层。正是因为磁层，保护着人类和上空的这些卫星，所以我们才能免受于太阳风的直接攻击。
空间环境和地面环境不一样，地面环境大家关注的可能是今天的温度是多少，有没有风，有没有下雨。空间环境关注的问题则不同，主要关注太阳辐射的强度，空间当中各种粒子浓度大小，还有磁场的强度大小。
空间环境不是一成不变，而是时时刻刻发生演变的，这种空间环境的变化叫做空间天气。空间天气和地面天气一样，除了日常的变化外，还会发生剧烈变化、灾害性变化。就像地面上会发生台风、龙卷风，暴风雪一样，它的灾害性变化来自于太阳，所以也叫做太阳风暴。
太阳风暴主要有三能的攻击形式来攻击地球：第一能，光的辐射增强，就是太阳耀斑，它到达地球的速度很快，也就8分钟；第二能，太阳会喷射出能量非常高的带电粒子，到达地球需要几十分钟到几个小时；第三能，影响范围最广，就是太阳的日冕物质向外喷出，大概一到四天后，到达地球空间，引起地球磁层像海啸一样发生扰动，导致空间天气各种变化。
这种变化有什么影响呢，我先给大家看一个很短的视频。
这就是1989年非常著名的魁北克大停电事故，当时造成魁北克地区600万人9个小时没有电用。这次事故到底是人为的，还是恐怖袭击呢？后来经过分析，发现都不是，就是一次自然灾害，它的元凶就来自于太阳。
在这次停电事故三天前，太阳发生了非常强烈的太阳风暴，太阳喷射出的日冕物质抛射，三天后到达地球空间，引起地球磁场发生剧烈扰动，引发特别大的电磁暴。
学过物理的人都知道，地球磁场的扰动会产生电流，所以地面这种长的输电线路，就会有很强的感应电流。特别是在高纬度地区电流更加强烈，而加拿大就属于高纬度地区。在很强的感应电流下，当时魁北克地区的几个主要的变压器全部烧毁了，整个电力瘫痪。
有意思的是，美国地理位置和加拿大是差不多的，它应该也受这种影响，但是美国因为提前知道了空间天气的信息，采取了一些措施，因此损失也就小一些。
魁北克事件使得人们对空间天气产生了极大的关注。实际上，空间天气产生的影响不仅是电网，它在很多方面都会对我们的生活产生影响。像刚才说的极光，就是太阳爆发的时候，高能粒子从极区进入地球上空比较低的高度，与大气相互作用产生的现象。同时极光是人类唯一能够用眼睛看到的空间天气现象。
另外空间天气会影响卫星的元器件，造成卫星损伤或者是直接失效；并且会对正在空中作业的航天员身体造成危害；还有刚才说的GPS导航，包括我们国家自己的北斗导航卫星——导航卫星信号要穿过整个大气层，它的折射效应就会引起定位误差，当空间天气发生剧烈变化的时候，它的误差就会增大。
还有就是在坐飞机的时候，如果坐国际航班，一般都是跨极区飞行，这时如果发生高能粒子事件的话，对人体的辐射效应就会增强，这个时候航空公司往往会绕开极光线路，更改为其他线路，即使这样会增加额外的经济负担。
《2012》这个电影相信很多人都看过，它的背景是玛雅传说，其实它还有另外一个背景，就是太阳风暴。这个电影最开始的时候，有一个镜头就是太阳风暴爆发的镜头。
2008年的时候，美国科学院提供了一个报告，叫做“极端空间天气事件对经济和社会的影响”，报告指出了在当今社会人类如此依赖卫星，如此依赖我们这些技术系统，一旦发生非常强的太阳风暴，这些系统可能都将受到损害，我们人类的整个经济将会倒退。这个报告强调的是超强太阳风暴对经济的影响，后来媒体将它夸大，甚至有人谣传2012年超强太阳风暴会引起世界末日。
和地面天气一样，空间天气也是可以预报的，因为空间天气源头来自于太阳。如果对太阳规律研究的比较清楚，知道它们什么时候爆发，或者观测到它们的爆发，我们可以提前几天预测地球空间天气的变化。另外在日地平衡点L1点放置卫星，观测太阳爆发的物质和能量，以及传输到这个位置变化的情况，我们也能预测地球空间天气的变化。
我们在地球的上空和地面上实时监测空间天气的变化，这一点也是非常重要的，因为空间天气和地面天气不一样，人类无法感知。我们现在坐在这里，有可能地球磁场正在发生剧烈扰动，太阳正在发生大爆发，但是我们可能一点感觉都没有。
空间天气预报主要是利用地基与天基的监测数据，地基监测包括太阳磁场望远镜，射电望远镜来观测太阳辐射的强度，还有各种各样的无线电雷达，光学的雷达等等来观测各个层，各个区域环境的变化。在天上，在一些重要区域放一些卫星可以直接探测粒子的浓度，也可以直接对太阳、大气拍照来进行观测。做空间天气预报主要将这些数据汇聚起来，然后经过科学的分析和处理，得到预报结果。
这里就有很多科学研究的课题。给大家举一个非常简单的例子，太阳活动是有11年周期性的，这种周期性怎么知道的呢，就是根据长期的太阳黑子观测记录，经过长期的观测发现它变化的周期是十一年。
根据这种变化规律，采用一定方法可以预测未来11年的变化。目前我们正处在第24个太阳活动周，第24个太阳活动周的高年就是2012年，也就是说2012年是太阳爆发高年，这可能也是2012年作为世界末日的原因之一。
我来自于中科院国家空间中心，国家空间中心有一个专门的团队，做空间天气预报工作，叫做空间环境预报中心简称预报中心，是1992年与我国载人航天工程一块成立的。
我们一直在为神州系列飞船、天宫一号、天宫二号、嫦娥卫星，还有空间科学先导卫星系列做空间天气预报的服务。空间科学先导卫星是空间中心负责的一系列先导空间科学的卫星，包括实践十号卫星，还有量子卫星等等。
1999年神州一号发射，它的发射可以说是好事多磨。在原来预计时间发射前大概一个星期，发现它电路有问题，需要将神州一号整个重新检修组装，最后定于11月18日发射。但是11月18日根据空间天气的预报，并不是一个非常好的时间，因为我们预测到这一天正是狮子座流星雨爆发的峰值时间。
流星爆发的时候，会产生非常多的流星碎片。这些碎片与飞船碰撞的概率就会大大增加。我们当时做空间预报的团队，就把这个结果报告给了神州一号工程总指挥部。他们非常重视，决定将神州一号的发射时间再次推迟。
经过分析如果推迟24小时，这种碰撞的概率会降到千分之六，再推迟24小时，就会降到万分之一。最后为了保证神州一号的安全，将神州一号发射时间推迟到了1999年11月20号。这一天也成为我国载人航天载入史册的一天。
神州七号是2008年发射的，神州七号给大家最清楚的印象是航天员出仓这件事，也就是第一次我国的航天员从飞船里面出来进行太空活动。航天员出仓的时机也要看空间天气，绝对不能选在太阳正在爆发高能粒子的时间，因为高能粒子对航天员身体损伤很大。
这是神州七号宇航员在太空中真实的照片，这张照片是谁为他拍的呢？其实是神州七号自带的一个小小的守护神拍摄的。在神州七号发射的时候，带着一个小卫星，伴着它上去了。之后，通过航天员的操作将卫星放出来，这个卫星围绕神州七号进行绕飞，全方位的为神州七号拍照。
绕飞的小卫星与神舟七号隔的非常近，所以轨道的控制要非常准确，一旦出现差错就会出现两败俱伤的情况。 这个时候要特别依赖空间天气的地磁环境预报， 因为我们需要在地磁非常平静、大气没有扰动的时候来进行绕飞的实验，所以神舟七号在很多方面，都需要空间天气预报信息的支持。
说了这么多，大家可能觉得空间天气主要为这些重大工程服务的，跟我们好像没有什么关系。实际上，我们也有很多用户来自民间。
信鸽协会发现信鸽的回巢率，也就是信鸽回来的数量与放出去的数量比，与地磁预报密切相关。如果地磁有扰动的话，信鸽回来数量就很少。这其实很好理解，信鸽靠地磁来导航，一旦地磁出现扰动，它的导航可能就会出现问题，找不到它的家。
对于信鸽爱好者来说，一个信鸽的价格大概是一千块钱到几千块钱之间，一旦信鸽回不来，也是不小的损失。所以每次周五他们就会给我们打电话，问这个周末适不适合做信鸽比赛，什么时候做比较好。我们也非常高兴能为他们提供这个服务。
与地面天气预报能力相比，空间天气预报能力差距还是非常大的，因为它的发展就是近几十年的事情。
这个表大家不需要看懂，知道里面有很多空白就可以了。这说明有很多地方需要空气天气预报，但是我们现在还没有能力做到，这不光是国内的现状，当前的国际水平也是如此。因为空间天气预报是个非常年轻的领域，在我国也就是二三十年的历史。
我们这个团队也非常年轻，里面有很多80后、90后的年轻人，我在里面算是资历比较老的，我也希望以后有更多的年轻人参与进来。
现在每个人都离不开北斗导航、GPS导航卫星为我们导航定位。每个人也都离不开卫星电视、离不开卫星通讯。未来人类还要进行太空旅游，进行星际穿越。到那个时候，首先要关注的就是空间天气怎么样。
人类想象有多远，我想我们就能够走到多远，谢谢大家。
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