氣象部門觀測日食,是跨界嗎?有種「天氣」,很特殊!

2020-12-05 中國氣象報

明天（6月21日）

一場觀賞效果絕佳的

日環食將要上演

你是否已經搬好小板凳

靜待這場「年度大戲」呢

不過，也有網友給小編留言

「聽說你們要觀測日食

這不是天文學家的事兒嗎？」

來來來

這事兒得從一種

特殊的「天氣」說起

●空間天氣●

千百年來，在人們普遍認識中，只認為狂風暴雨、電閃雷鳴等惡劣天氣會影響我們的衣、食、住、行和生產活動。殊不知，在地表20至30公裡以外的高空和在千萬公裡的太空，空間天氣也會影響我們的生產生活。

當然，宇宙空間中並沒有大氣。因此，空間天氣並非傳統意義上的天氣，主要是指太陽活動對地球，以及近地區域所造成的影響。

空間天氣概念示意圖 來源：國家空間天氣監測預警中心

目前為止，國際上較為主流的定義為：

太陽上和太陽風、磁層、電離層和熱層中能影響空間、地面技術系統的運行和可靠性，以及危害人類健康和生命的狀態。簡而言之，空間天氣是指空間環境中的災害性天氣狀態，條件或者事件。

美國在1994年11月也曾給「空間天氣」定義：

空間天氣係指太陽上和太陽風、磁層、電離層和熱層中影響空間、地面技術系統的運行和可靠性及危害人類健康和生命的條件。

輻射帶對地球及衛星產生影響示意圖。來源：SSA

不管怎樣定義，可以肯定的是，空間天氣是圍繞太陽展開。如果太陽表面爆發了一次日冕物質拋射活動，數十億噸高能粒子以每秒幾百甚至幾千公裡的速度向外噴發，隨著不斷地向外傳播，所影響的區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、大氣層等產生影響。

空間天氣對人類的影響。來源：國家空間天氣監測預警中心

由於空間天氣涉及到高能帶電粒子、地磁場和範艾倫輻射帶（指在地球附近的近層宇宙空間中包圍著地球的高能粒子輻射帶），對人類航天和地面設施都有影響。其中，空間災害性天氣還可能對以下方面造成破壞：

空間方面（可以通俗理解為近地宇宙的影響）：破壞衛星上的計算機和其它電力系統；使地球大氣層膨脹，造成探頭故障，使對衛星和空間碎片的跟蹤更加困難；低空衛星翻滾，姿態失控；在能量粒子方面—使衛星表面帶電，跟蹤系統、電力板等光敏部件性能下降，衛星電池漏電，單粒子事件增加，太空人眼中出現閃爍，高空放射性輻射 嚴重；質子事件加劇，衛星上存儲器內存撞擊，產生莫名其妙的幻影命令。

地磁方面（可以通俗理解為地球上的影響）：產生大的地磁暴和極區電激流亞暴，改變地球磁場，幹擾地下深處的石油鑽頭的信號；在管道和其他大型金屬系統中引起電流，在發電廠和電網中產生重要影響，使控制裝置跳閘斷電，甚至燒壞變壓器。

電離層方面：中斷來自全球定位系統單頻道的導航信號；影響高頻無線電波和短波通訊，幹擾衛星蜂窩電話系統（通俗理解為，你的手機會沒信號了）。

空間天氣態勢圖 來源：國家空間天氣監測預警中心

隨著科學技術水平的發展，相關國家也認識到空間天氣在太空時代的重要性，紛紛開始進行研究，這其中就包括我國。

1996年，中科院國家空間科學中心（時名中科院空間科學與應用研究中心）首次正式對外發布空間天氣預報，專門面向航天領域。為了更好地做好空間天氣預報業務。

2002年6月1日，經批准，國家空間天氣監測預警中心成立；2004年7月，中心業務正式啟動，標誌著我國國家級空間天氣業務正式開始。

2015年11月，國家空間天氣預報臺正式成立，並納入中國氣象局氣象臺序列統一管理。

來源：ICAO

空間天氣預報是根據觀測資料和預報模式，對太陽、行星際、磁層、電離層、中高層大氣中關鍵要素進行預警預報。

這裡特別提一點，空間天氣預報與航天事業發展息息相關，如果太空人出艙時正巧遇到宇宙中的高能物質，很可能在短時間內造成輻射計量超標危及到太空人的生命。

2003年,超強的太陽耀斑帶來萬聖節風暴事件,致使全球多個國家包括美國、歐洲、日本在內的衛星出現嚴重故障,有的進入安全模式停止工作,有的乾脆被高能粒子徹底毀壞,國際空間站的太空人被迫啟動防輻射保護倉才得以安全度過。

那麼，為什麼要觀測日食呢？

首先，日環食不僅是極具特點的天象，當太陽被月亮遮擋時，人們更容易觀測到太陽日冕活動情況，從而有助於預測其活動趨勢；同時，日食對星地通信起關鍵作用的電離層有一定影響。

簡單來說，監測日食，是國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）日常空間天氣觀測業務中的一部分。2019年12月26日，氣象部門就用多種手段監測了一次日食。

風雲四號氣象衛星監測的日食

↓↓

石島氣象臺運用太陽光球色球望遠鏡

和太陽射電望遠鏡等監測日食

↓↓

山東省石島氣象臺位於山東半島東南端，瀕臨黃海，它始建於1953年2月，至今已有六十多年的歷史。2008年1月，經中國氣象局批覆，確定在石島建設太陽觀測項目,為國家空間天氣業務的開展提供支撐。2014年8月石島國家空間天氣觀測站正式掛牌。多年來，山東省石島氣象臺為國家空間天氣監測預警中心提供了穩定可靠的觀測數據，已成為其重要的數據源；為我國載人航天等提供了重要保障。

既然知道了

觀測日食是氣象部門的

常規操作

那麼，明天13點

當國家空間天氣監測預警中心的小姐姐

做客直播間

帶你一起看日環食

（劇透：她兼具天文和氣象學術背景哦）

還有什麼理由

不約不約呢

關注我們

乘風破浪

中國氣象報社 出品

審核：段昊書

參考文章：《空間天氣十問答》《空間天氣 離我們並不遙遠》《空間天氣簡史》《你不知道的空間天氣預報》《空間天氣與生命安全息息相關》

編輯/作者：文科 程立渤

轉載授權請聯繫：010-58993075（段老師）

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