null天气是什么原因，“太空天气预报”的作用-应急设备-悠悠商贸

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图为位于四川省稻城的圆阵太阳射电成像望远镜设备。图片来源中国科学院国家空间科学中心插图赵思如

总书记在全国科技创新大会、中科院院士学术会议、中国科协第九次全国代表大会上的重要讲话中强调。它从根本上改变了人类对宇宙的认识，为人类社会的发展提供了重要机遇，但同时，浩瀚的天空中仍然存在许多未探索的奥秘，因此需要推动空间科学的全面发展和宇宙。为保障我国空间技术系统安全，国家重大科技基础设施之一的子午工程应运而生。2012年，子午项目一期建成投产。2022年底，子午线工程二期主要设备——圆阵太阳射电成像望远镜将完成系统集成。Meridian项目二期预计将于2023年底全面竣工。这将为我国自主监测空间天气、助力国家科技、经济等重点领域发展提供更加有效的手段。和民生。

当我们的祖先看着浩瀚的天空时，认为那里除了几颗星星之外什么也没有，所以他们称之为“太空”。后来，人们逐渐认识到，太空实际上并不是空的，而是充满了等离子体、宇宙线、电磁场等物质，并蕴含着多种复杂的物理现象。随着1957年世界第一颗人造卫星的发射成功，人类进入太空并开始利用，太空与人类生产、生活的关系越来越密切。正如人们必须根据天气预报来规划生产和生活一样，为了预防太空灾害，更好地探索和利用太空，“太空天气预报”是一种及时监测太空环境、准确预测太空变化的方法。环境，非常需要。改变模式。

人类生存和发展的“第四环境”中发生的空间天气对人类在陆地和太空的活动产生重大影响。

风、霜、雨和雪是发生在对流层（地大气层的下层）的天气现象。对流层的厚度不超过20公里，与太阳和地的整个空间，甚至整个宇宙一样薄。对流层之外是否会发生各种天气现象？案是肯定的。人们很早就发现，太阳并不是静止不动的，而是不断地喷发物质和能量，时而温和，时而猛烈。太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射等太阳活动相继发生，由此产生的太阳风暴持续撼动太阳周围、地/太阳系和行星的环境，造成各种短期的空间尺度变化，称为太空天气。当太阳打喷嚏时，包括地在内的所有主要行星都会感冒。强烈的太阳活动可能导致灾难性的太空天气。通常情况下，强烈的太阳活动会对地太空造成“三重打击”大幅增强的X射线和紫外线辐射将以光速轰击地。8分钟或更长时间后，大气的电离率增加。电离层引起的剧烈扰动；来自太阳的高能粒子将在几个小时内到达地附近，这对绕地飞行的航天器的安全产生重大影响。太阳表面发射出数百亿吨等离子体。以每秒数千公里的速度，日冕物质抛射事件将在几天内到达地，并对近地空间的各种环境要素造成严重扰动。

这种与人类日常生活环境有很大不同的空间环境，也被称为继大陆、海洋、大气环境之后的“第四环境”。随着科学技术的发展和人类活动范围的扩大，空间环境对人类生存和发展的影响越来越大。现在人类已经向太空发射了数以万计的航天器。研究表明，大约20%至25%的航天器故障与太空天气有关。宇航员的太空活动受到各种类型辐射的威胁。除了太空活动外，人类生产和陆地生活也受到太空天气的影响。高铁、电网和石油管道等先进系统可能会被地磁感应电流损坏。电离层扰动会影响无线电通信信号的稳定性和可用频段的范围，影响卫星导航的准确性，甚至导致通信和导航设施的故障。如今，自动驾驶技术发展迅速，但其安全很大程度上取决于卫星导航定位的精度，而灾难性的太空天气会增加卫星导航定位的误差，导致交通事故的发生。

仪器将沿南北方向布置，子午线项目第一阶段将对近地空间环境进行全面扫描。

探测太空环境的方法主要有两种天基探测和地面探测，前者主要依靠卫星等航天器，后者主要依靠地面设备，各有优缺点。考虑到地面传感具有可持续性、稳定性、可靠性、易于维护、成本低等诸多优点，Meridian项目采用了这种传感方式。子午线工程一期大型空间环境地面监测系统将综合运用地磁电、无线电、光学和探空火箭等手段，对20至30公里的中高层大气和电离层进行连续监测至30公里。地磁场、电场、风场、密度、温度和成分等参数以及数百公里的地表面和磁层在地以外十多个半径的行星际空间环境中发挥着重要作用。空间天气研究与预报。

“Myridian计划”这个有趣的名字背后有一些科学道理。Jau指的是北方和南方。子午线工程一期的大部分观测设备分布在东经120度线周围，即从北到南。这种布局有物理上的考虑。由于带电粒子与磁场线结合，因此它们更有可能沿着磁场线的方向自由移动，就像绳子上的珠子一样。由于地周围的磁力线基本沿南北方向流动，空间天气扰动在南北方向的传播和演化特征更加明显。正如古人利用长城烽火台传递情报信息一样，沿南北方向部署设备进行探测，有助于捕捉扰动的传播和演变过程。随着地自转，经向工程沿南北方向分布的“站链”也可以实现对近地空间环境的全方位扫描。

太空环境非常复杂，需要感知的物理参数很多。每个地区的空间环境特征不同，检测设备也不同。子午工程一期工程共建设15个观测站、87台观测仪器。有的很大，有的很小，每个都有自己的功能。根据其工作原理和探测目标的不同，大致可分为三类地磁电设备、光学设备和无线设备。地磁电设备探测的空间范围受到设备所处位置的，衡量其作业能力的主要指标是探测精度。地表面的磁场约为30000nT，Meridian项目的磁场探测精度可达01nT，足以进行空间天气研究。光学仪器利用大气本身发光或检测光的散射。激光雷达主动向大气发射激光束，利用望远镜接收不同高度的散射光，然后根据散射光的强度计算出大气密度、温度等参数。光学干涉仪和气辉成像仪不发射信号，而是利用大气本身的发光现象来检测大气温度、风速等参数。无线电设备的主要探测目标是大气中的电离部分，分为有源和无源两类。有源无线设备具有通常尺寸和功率相对较大的发射设备。例如，安装在云南曲靖的非相干散射雷达，天线直径达数十米，发射功率高达2兆瓦。

一旦二期工程完成，子午线计划将实现从地面到太阳和地空间的三维传感。

子午计划二期启动，覆盖我国领土，探测中小尺度空间气象物理过程。科学家提出，第一阶段工程，除位于东经120度、北纬30度附近的观测网外，在东经100度、北纬40度附近再增加两个观测网，形成“出色地'。“形状网络。这是Meridian项目。第二阶段的概念。

子午线计划的第二阶段加强了对地空间以外的太阳活动和行星际扰动的监测，这是区别于该项目第一阶段（仅限于近地空间）的一个重要方面。空间天气的来源是太阳活动，追踪太阳表面扰动的起源和传播非常重要。当您从太阳表面向外移动时，电磁辐射的频率逐渐降低。Meridian项目二期将采用多种仪器，顺序、环环相扣地跟踪扰动传播过程，形成一条“链”的日地传播监测链。排列成“井”状的设备就像一个网络，监测韩国全境的地磁、中层大气、高层大气、电离层环境变化“三大网络”。经络工程二期重点在扰动传播发展的重点区域部署仪器，进行更加精准的探测，包括北极和南极地区、北部中纬度地区、青藏高原“四个重点”区域。以及海南低纬度地区。

子午项目二期于2019年开工建设。目前，部分现有设备已完成观测，不少大型设备正在安装调试中。其中，位于四川稻城的圆形阵太阳射电成像望远镜、位于海南的三国相干散射雷达、阵式大口径激光雷达等设备都将成为太空探索的“国家重要利器”。

Meridian项目二期全面建成后，独特的“一链三网四焦点”架构将全面覆盖广阔的日地空间，监测太阳活动对地的整体影响。强化捕捉我国空间环境区域特征的核心能力。子午线计划将实现从地面到日地空间的三维探测，持续监测日地空间环境的变化，帮助科学家更好地了解宇宙的整体行为、局部特征和深刻机制。它会。日地系统显着增强我国空间天气研究能力和应对空间天气挑战的能力，保障航天、通信、导航等活动以及国家空间安全和战略发展。

（作者为中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任）

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