峰哥博客
这些天
抬头注视夏夜的星河
你或许会看到一颗最亮的星星
飞过苍穹
那就是我们中国的空间站
前不久
刘伯明、汤洪波
身着中国自主研制的
新一代“飞天”舱外航天服
先后成功出舱
打开舱门画面
这是继神舟七号飞行乘组
顺利完成出舱任务后
时隔13年
中国航天员再次执行出舱任务
刘伯明出舱后感叹
“太漂亮了”
刘伯明“看到”了什么
会有哪些神奇的观感与体验
这当中
是否有宇宙中的独特“天气”
以及蓝色星球上的风云万千
等不及航天员的回复
就让我们气象专家
先来解答吧
“看到”太空中的射线
太阳上出现的耀斑和日冕物质的抛射等剧烈活动，会给地球磁层，电离层和中高层大气，卫星运行和安全，以及人类健康等，带来严重影响和危害，我们把这种由太阳活动引起的短时间尺度的变化，称之为空间天气。
从长征二号F火箭点火升空，一些源于宇宙深处以及太阳照射所产生的射线就开始出现在神舟十二号载人飞船周围。
一方是来自银河系的高能带电粒子，其中超过八成是质子，剩下的则是阿尔法粒子和重离子，别看它们名字各不相同，但却都是速度很快的“狠角色”；
另一方射线源则来自太阳，伴随着太阳日常活动的爆发，耀斑和日冕物质抛射会制造大量的高能带电粒子。
它们在宇宙空间中高速穿梭，我们的天宫空间站所处的352×384公里的椭圆轨道上，大气非常稀薄，这里适合高速飞行，但也给射线来袭提供了方便。
来自太阳的带电粒子会对空间站、卫星等产生影响。
在空间站舱体的保护下，大多数高能粒子都叮叮咚咚地被“弹开来”，但也有少部分能量特别高的粒子直接冲了进来，影响航天员的身体。
曾有国外宇航员目击明亮闪光的事件，这就是高能粒子穿过舱体轰击在视网膜上形成的。
根据长期的测量数据，航天员在空间站环境下驻留半年时间平均将受到100毫西弗的辐射照射，这个数值是普通人在地面每年累计承受剂量的50倍左右。
极端情况下，比如遇到极强的太阳风暴袭击，则可能在数小时至数天的时间内就接受近1000毫西弗的辐射当量，严重威胁航天员的身体健康。
“看到”大气密度在变化
天宫空间站的轨道高度在370公里左右，这里的大气密度非常稀薄，几乎不会对高速飞行造成额外的阻力。
但是，这并不意味着一点儿也“看”不到它！
经过测量，我们发现这里的大气密度随着太阳活动而发生周期性变化，有些年份高，有些年份低。
日冕物质抛射
在较低的时候，年平均值大约是
千克/立方米，只有地面大气密度的一千亿分之一，这个值非常小但仍不可忽略，因为它足以给在轨飞行的空间站制造阻力，从而降低其飞行高度。
所以我们要不定期开启发动机来抬升轨道高度，以防“一个不留神”掉入下方更稠密的大气层中。
当遇到太阳“心情不好”的时候，他所产生的活动往往会改变地球周围的空间天气环境，比如制造地磁暴、热层暴等事件，此时的高层大气会在太阳风等物质的作用下被加热，出现膨胀上升，从而带动低层高密度大气上移。
太阳风加速火星大气中的带电原子。
地磁暴期间同一轨道高度的大气平均密度相比太阳活动平静时要高出数倍，这会增加计划外的空间站燃料消耗。
不过有了天舟货运飞船的运输保障，燃料补给不在话下。
“看到”太阳活动的高低起伏
按照任务目标，天宫空间站将在轨工作十年以上，几乎跨越了太阳活动由低转高再由高转低的完整周期，这在空间天气领域有一个专业叫法——“太阳活动周”。
根据人类对太阳活动超过四百年的连续观测记录，太阳平均每十一年左右就会周期性呈现活动水平的高低变化。
当前时间对应的是第25太阳活动周的开始阶段，也就是活动低谷时期，太阳黑子少，黑子结构相对简单，太阳表面爆发活动频率低，高强度的爆发相对更少。
太阳黑子
作为中国空间站的“正式首秀”——航天员三人90天在轨停驻的第一轮“实战”，太阳活动少是件好事，航天员可以专心完成既定任务，少分心受干扰。
但随着任务周期的向后推进，太阳总会走出低谷，迎来一个相对集中的爆发期。
不过大家也不用过分担心，空间天气预报人员做了相当周密的准备，提前预判太阳活动走势与变化，盯紧活动区的一举一动，在太阳爆发之前发布准确预警。
同时，提供详细的F10.7指数逐日变化情况，这是反映空间站飞行轨道上大气密度的关键参数。有了它，就能提前计划燃料的使用，做到成竹在胸。
空间天气预报员值班ing。
虽然有诸多危险
但也有无限奇妙
比如
对于航天员来说
他们在近地380千米左右高度的轨道上
以第一宇宙速度飞行
平均每90分钟就绕地球飞一圈
因此
他们眼中的白天黑夜
与地球的自转就没什么联系
而是和飞行轨道息息相关的
我们的天宫空间站
每天要绕着地球飞行16圈
这就意味着
航天员每天可以看16次日出！
而且
没有了城市照明光污染的影响
没有了大气层对光线的散射
也不用考虑大气视宁度
太空的繁星
足以给人以极强的视觉冲击力
无数的星体将更加清晰真切
仿佛一下子融入到太空之中
如果这时候
回过头看看我们的蓝色星球
那一定会
很美很美
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作者:
F_Robot，
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原文地址《
在中国空间站，除了每天16次日出，还能看到这种天气？》发布于2021-7-17
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