太空天气难以预测 只有提前1个小时才真正可靠？我们该怎么做

天文学前沿的最新发展使我们能够观察到围绕其它恒星运行的行星有天气。

事实上，我们已经知道我们太阳系中的其它行星也有天气，在许多情况下比我们自己的更极端。

我们的生活受到地球上天气的短期大气变化的影响，我们担心长期的气候变化也会产生很大的影响。

最近创造的术语“太空天气”是指在太空中出现但影响地球及其周围地区的影响。

空间天气比气象天气更为微妙，它通常作用于技术系统，并具有从通信中断到电网故障的潜在影响。

预测空间天气的能力是提供警告的重要工具，以便可以尝试缓解，并希望在极端情况下预防灾难。

我们现在已经习惯于在大约两周的时间范围内非常准确的大规模气象预报。

科学天气预报起源于大约一个世纪前，“前线”一词 与第一次世界大战有关。

气象预测基于对基础理论的深入了解，编码成在最先进的计算机上运行的大量计算机程序，具有大量输入数据。

天气的重要方面，如水分含量，可以通过连续监测的卫星进行测量。

其它测量也很容易进行，例如，每天发射的近 2,000 个气象气球。

探索天气预报的极限产生了混沌理论，有时被称为“蝴蝶效应”。

错误的积累带来了两周的实际限制。

相比之下，太空天气的预测只有提前一小时左右才真正可靠！

太阳能效应

大多数太空天气源于太阳。

它的最外层大气以超音速吹入太空，尽管密度如此之低，以至于行星际空间比我们实验室中的真空更稀少。

与地球上的风不同，这种太阳风携带着磁场。

这比我们可以用地表的指南针探测到的地球自身磁场小得多，也远小于冰箱磁铁附近的磁场，但它可以与地球相互作用，在太空天气中发挥重要作用。

非常稀薄、磁场非常弱的太阳风仍然可以影响地球，部分原因是它与地球周围的大磁泡相互作用，称为磁层，面积非常大，至少是地表的一百倍。

我们的星球。

就像几乎不能移动一根线的微风可以在被大帆抓住时移动一艘巨大的帆船一样，太阳风的影响，通过它的直接压力（就像在帆上）或通过它与地球相互作用的磁场，可以巨大的。

作为起源点，太阳本身就是一团炽热的气体和磁场，它们的相互作用是复杂的，有时甚至是爆炸性的。

磁场集中在太阳黑子附近，并 产生电磁现象，如太阳耀斑（顾名思义）和日冕物质抛射。

就像地球上的龙卷风一样，我们通常知道什么时候条件有利于这些局部爆炸，但很难准确预测。

即使检测到事件，如果大量快速、炽热且致密的气体朝我们的方向射出（而这样的“云”反过来又很难检测到，在阳光的照射下向我们袭来），预测其危险性的另一个复杂因素。

检测磁场

与在气象学中非常重要的大气中可检测的、有时甚至是可见的水含量不同，从太阳喷出的气体磁场，包括爆炸产生的炽热和密度更大的云层，几乎不可能从远处检测到。

如果行星际云的磁场方向与撞击地球磁层屏障的地球自身磁场方向相反，则行星际云的影响会大大增强。

在这种情况下，一个被称为“重新连接”的过程允许云的大部分能量转移到地球附近的区域，并主要在夜间聚集，尽管云撞击在面向太阳的一侧。

通过二次过程，通常涉及进一步重新连接，这种能量会产生空间天气效应。

地球的 辐射带可以被极大地激发，危及宇航员甚至卫星。

这些过程还可以产生明亮的极光，其美丽隐藏着危险，因为它们反过来会产生磁场。

当极光跳舞使磁场发生变化时会产生发电机效应，但与产生大部分电力的发电机不同，极光的电场不受控制。

极光的电场很小，人类的感官无法检测到。

然而，在非常大的区域内，它们可以累积起来施加相当大的电压。

正是这种影响对我们最大的基础设施（例如电网）构成了危害。

为了预测这种情况何时可能发生，我们需要从远处测量传入太空云中磁场的大小和方向。

然而，这个看不见的领域是隐蔽的，很难被发现，直到它几乎在我们身上。

卫星监视器

根据轨道的引力定律，通过直接测量连续监测磁场的卫星必须位于距地球约 100 万英里（160 万公里）的地方，距离我们和太阳 100 倍的距离。

造成轻微太空天气影响的磁云通常需要大约三天时间才能从太阳到达地球。

来自更大的太阳爆炸的真正危险的云可能只需要一天。

由于我们的监测卫星距离地球相对较近，我们最多只能在撞击前一小时知道关键的磁场方向。

现在不是准备脆弱的基础设施（如电力和通信网络以及卫星）以最好地生存的时间。

由于需要提供更好警告的卫星舰队甚至还没有在绘图板上，我们在面对太空天气时必须依靠运气。

即将到来的太阳活动极大期——当太阳表面在一个周期中处于最活跃的时期，预计将在 2025 年达到顶峰时——预计将是温和的，这可能是一个小小的安慰 。

可能是马克吐温说过 “很难做出预测，尤其是对未来的预测”，但在太空天气的情况下确实如此。