第八章空间灾害

事件伴随着耀斑，会破坏无线电的传输，造成能量耗损（断电），并
对人造卫星和电力传输线造成损害。
日冕物质抛射将数十亿吨的带电粒子喷入太空，其威力相当于几百万颗原子弹。太 空中宇航员的身体健康会受到严重威胁。这张图片是日冕和太阳风层卫星（SOHO） 在2000年2月27号拍摄到的一次日冕物质抛射。
这是太阳活动处于低谷时日冕的照片，两个半球中的红色代表温度高、较为活跃的 区域，周围则是安静日冕的温度低的等离子体(蓝色/绿色)。
发和日冕物质抛射。这些活动现象往往在强
太阳风暴中全部出现，而在弱太阳风暴中则 不一定， 与空间灾害关系最密切的两种太阳活动分 别是太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）。 （p358）
3. 太阳耀斑
太阳耀斑:是一种最剧烈的太阳活动，日面上（常在黑子群上空）突然出
现迅速发展的亮斑闪耀。其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速， 下降较慢。(色球层)
（1）对飞行器的影响
击穿飞行器的外壁或太阳能 电池板 损坏各种材料 破坏飞行器的工作 改变卫星的轨道 缩短卫星的寿命 影响导弹的命中精度
（2）对导航和定位系统的影响
地球的磁场线因为受到太阳风的影响而向后弯曲，出现所谓的 “磁暴”现象，指针无法正确指示方向。 无线导航原理是通过计算发射点和接收点的传播延时来计算空 间距离，电离层扰动使相位变化，传播路径变化等，使测距不
能量：这一增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量，
或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸。 现象：一次较大的耀斑爆发，除了日面局部突然增亮的现象外，耀斑更
主要表现在从射电波段直到Ｘ射线的辐射通量的突然增强。
影响：（1）耀斑辐射来到地球附近时，与大气分子发生剧烈碰撞，破坏 电离层，使它失去反射无线电电波的功能。线电通信尤其是短波通信，以及 电视台、电台广播，会受到干扰甚至中断。 （2）耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用，产生极光， 并干扰地球磁场而引起磁暴。
1996年11月美国发射了“火星全球勘测者”，在绕火星的轨道上研究火星 表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波，经过火星大气后到达 地球，由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。 1999年1月3日，“火星极地着陆者”发射成功。然而，在飞行了11个月并 登陆到火星上以后，就与地面失去了联系，宣告了这次航天活动的失败。此 后发射的火星气候观测器也遭失败。 2001年，美国又发射了“火星奥德赛”探测器，现已成功抵达火星并成功 进入环火星轨道。 欧洲空间局计划于2003年发射“火星快车”探测器考察火星，这标志着欧 洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。
国际空间站
中国航天
1964年7月19日，成功发射了一枚生物火箭。 1966年10月27日，导弹核武器发射试验成功。 1970年4月24日在酒泉发射了我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”。 1975年11月26日，发射了一颗返回式人造卫星。 1980年远程运载火箭发射成功。2年以后，潜艇水下发射运载火箭获得成功。 1984年4月8日，我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功。 1986年2月1日，我国发射了一颗实用通信广播卫星。 1988年9月7日，中国发射了一颗试验气象卫星“风云1号”。 1999年11月20日，在酒泉用运载火箭成功发射了第一艘“神舟号”试验飞船。 2003年10月15日9：00，中国发射了第一艘载人飞船“神舟5号”，飞船在太 空中飞行了21小时，绕地球运行14周后，于16日清晨6：23安全返回地面。宇 航员杨利伟成为第一个乘坐中国人自己的飞船进入太空的中国人。 2005年10月12日9时“神舟六号”飞船载著两位中国宇航员费俊龙和聂海胜发 射升空。 2008年9月25日，我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射，三名航天员翟志刚、 刘伯明、景海鹏顺利升空。2008年９月28日傍晚时分，神舟七号飞船在顺利 完成空间出舱活动和一系列空间科学试验任务后，成功降落在内蒙古中部阿 木古朗草原上。
太阳大气和行星际空间、磁层、 电离层和大气层.
2、太阳大气和行星际空间
组成太阳的物质大多是些普通的气体，其
中氢约占71％, 氦约占27％, 其它元素占2％。 太阳的大气层，像地球的大气层一样，可 按不同的高度和不同的性质分成各个圈层， 即从内向外分为光球、色球和日冕三层。 太阳活动是造成空间灾害的主要诱发因素。 太阳活动主要类别包括黑子、耀斑、日珥爆
宇航员受到辐射伤害 无线电传播受到强烈干扰 电磁遥感测量在磁暴期间常常发生错误 电波路径发生位移，GPS定位、导航产生误差
大磁暴使电网超载，造成输电中断
卫星衰老并过早陨落，星载电子仪器受到严重损害
二、空间环境与人类活动的关系
1、人类对空间的探索——过去半个世纪
1957年10月4日，世界上第一颗人造卫 星发射成功。苏联拜科努尔航天中心的 人造卫星发射塔上，竖立着一枚大型火 箭。随着火箭发动机的一声巨响，火箭 升腾，在不到两分钟的时间里消失得无 影无踪。 尽管这颗“小星”在天空不过逗留了 92天，但它却“推动”了整个地球，推 动了各国发展空间技术的步伐。 1957年11月３日，为给载人航天预作试 验，苏联又发射了第一颗载有名叫“莱 1961年4月12日，身着90公斤重 依卡”的小狗乘坐的“卫星”２号人造 的太空服，原苏联首位宇航员 地球卫星。 加加林乘坐重达4.75吨的“东方” 号宇宙飞船进入太空，成为世界 上第一个进入宇宙空间和从宇宙 中看到地球全貌的人。
2006年12月13日北京时 间10时40分前后，太阳 发生一次 X3级猛烈爆发。
这次耀斑爆发对我国的短
波无线电信号传播造成严 重影响。中国电波传播研
究所广州、海南、重庆等
电波观测站的短波探测信 号从10时20分左右起发
生全波段中断，直至11时
15分以后才逐步出现信号， 13时30分以后才基本恢 复正常。
中国的部分空间灾害事例
1990年11月我国“风云一号”气象卫星可能因高能带电粒子轰击， 卫星姿态无法控制而失败 1995年8月我国“亚太二号”通信卫星因高空切变风而爆炸 2000年6月太阳风暴造成我国部分地区短波通信中断达 17小时 2001年4月3日量程5时51分发生了25年来最大的太阳X射线爆发， 短波通信中断5小时 2003年10月28日太阳耀斑影响：地磁暴从10月29日14时持续到11 月1日凌晨。10月31日，满洲里观测点短波信号中断近6小时，到下
日全食期间拍到的日冕
白光日冕
紫外日冕
5.太阳黑子
太阳活动视频
6、太阳活动对日地空间环境的影响
太阳活动对日地空间环境的扰动方式主要有三种：
突然增强的电磁辐射（太阳耀斑） 高能粒子注入日地空间（太阳耀斑或日珥爆发） 大量的磁化等离子冲击地球磁层（太阳日冕物质抛射或日珥爆发）
上述变化可能进一步引起如下灾害性事件：
国际空间站视频
三、空间灾害
在太阳活动高峰期，经常发生太阳黑子大爆发，其间向宇宙空间抛射的电 磁辐射、带电粒子流及超音速的太阳风，会引起地球高层大气结构、密度、 温度、运动状态、电磁分布等发生急剧变化，进而“骚扰”人类活动。
1、空间灾害的各种影响
空间灾害：空间环境中的灾害性天气造成的对空间、地面技 术系统的损坏以及对人类健康和生命的威胁
午1时多恢复正常。11月3日上午9：30～10：40，我国出现大范围无
线电短波通信中断。“神舟”五号轨道舱高度下降
四、陨石撞击地球
月球表面的陨石坑
——地球受到的冲撞会 更强烈
陨石是地球以外未燃尽的宇宙流星脱离原有运行轨道, 或成碎
块散落到地球或其它行星表面的、石质的，铁质的或是石铁混合 物质，也称“陨星”。
事件，称之为“空间灾害性天气”。(p355) 中国和美国40%的卫星故障均与空间环境灾害性变化引起。
空间灾害的主要研究内容:分析太阳爆发现象引起的太阳—地球空 间环境灾害性事件的过程及其对空间和地面技术系统及人类活动 的影响。
第8章
空间灾害
一、空间环境
1、何谓空间环境
本章介绍的空间，主要指从地球 到太阳的空间区域，也叫作日地 空间，又称日地系统，它是人类 能够直接探测的一个空间系统。 日地空间可以分为三个层次：
流星是宇宙中小行星的碎片在平行的轨道上运行 时以极高速度投射进入地球大气层的流束。 大部分的流星体都比沙砾还要小，因此几乎所有 的流星体都会在大气层内被销毁，不会击中地球 的表面；能够撞击到地球表面的碎片称为陨石。
手机的频段(800mhz到2200mhz之间)属于微波通讯
4、日冕物质抛射
(1) 日冕：日全食时，黑暗的太阳外围是银白色的光芒，像帽子似地
扣在太阳上，因此称为日冕。日冕可分为内冕、中冕和外冕3层 (2)日冕只有在日全食时或使用日冕望远镜才能看到 (3)抛射出来的物质主要是电子和质子组成的等离子体（此外还有少 量的重元素，例如氦，氧和铁）伴随着日冕磁场。抛射速度在每秒几 百千米至几千千米以上，每次抛射的物质总量可达上百亿吨。 (4) 影响：会扰乱地球磁层，使地球层压缩延伸成尾状；将数兆瓦特 能量，注入地球上层大气。此过程造成特别强的极光．日冕物质抛射
准。
（3）对短波通信的影响 扰动若干电离层，使之失去反射无线电波的功能，影响地球的 短波通信，卫星通信，短波广播
（4）对天气气候的影响
太阳黑子数变化周期与年降水量、洪水灾害发生率和平均气 温变化周期吻合。 （5）对国家经济和安全的影响 地磁活动可在输油管、通信电缆和输电线路中引起相当大的 感应电流，加速油管的腐蚀，干扰监测系统；磁法勘探受到 干扰。 空间环境是空间对抗和信息对抗的主战场 （6）对人生理和心理健康的影响 当太阳风暴吹过的期间，意外事故如火灾，交通事故，恶性 犯罪事件，脑血管疾病等发病率会增加（科学家推测可能是 磁场变化使人的脑神经活动紊乱）
1969年7月20日，美国“阿波罗登月计划” 成功实施，登月舱在月球表面着陆。宇 航员阿姆斯特朗率先踏上月球荒凉沉寂 的土地，接着奥尔德林也开始在月面行 走，他们成为世界上最先踏足月球的人。