一、空间天气对卫星本身的影响
1、中高层大气对卫星的影响
太阳是空间天气变化的源头, 太阳是不稳定的, 它的剧烈变化将直接影响空间各层天气的变化。同时剧烈变化的太阳紫外线强度不断改变大气的密度和温度, 影响卫星的轨道和寿命; 太阳磁暴使大气加热, 大气层扩张, 强烈扰动低高度卫星的轨道, 甚至使其提前坠毁。
2、带电粒子对卫星的影响
银河宇宙线是来自太阳系以外银河的高能带电粒子, 它的起源至今还不清楚。太阳宇宙线是太阳发生耀斑时发出的高能带电粒子流, 由于其绝大部分是由质子组成, 故又叫做太阳质子事件。地球辐射带是指在近地空间被磁场捕获的高强度的带电粒子区。来自太阳、行星际空间和地球磁层的高能粒子不断轰击导航卫星表面, 不仅可造成导航卫星表面材料损伤, 而且还可使导航卫星内电子元器件表面充电, 形成辐射损伤, 缩短元器件的寿命。
3、流星体和空间碎片对卫星的影响
流星体和空间碎片可造成导航卫星的机械损伤。
二、空间天气对通信、导航和定位的影响
1、对远距离短波通信的影响
远距离短波通信是靠电离层对短波信号的反射来实现的,最高和最低可用频率取决于电离层电子密度的分布。电离层的快速变化能导致短波通信信道衰落,强衰落能致通信中断。太阳爆发产生的电离层短波吸收增强也能引起短波通信中断。
2、对卫星通信的影响
卫星通信包括同步和低轨道卫星网(移动通信)两类系统。所采用的频率大都能穿透电离层。对于甚高频段(VHF)以上频率,电离层快速随机变化引起的信号闪烁会导致信道的信噪比下降,误码率上升,严重时使卫星通信链路中断。
3、对卫星导航的影响
卫星导航的原理是测量接收机到每颗卫星的距离,在已知卫星位置的前提下求解导航接收机的位置。卫星导航信号穿过电离层产生的误差是重要的误差源之一。因此,电离层的任何扰动都将对GPS等卫星导航系统造成严重影响
三、空间天气对地面技术系统的影响
1、恶劣的空间天气可以对地面的输电系统产生严重影响
磁暴期间,地磁场的剧烈变化在地表感应一个电位差,这个电位差产生的地磁感应电流可作为变压器的偏置电流,使变压器产生半波饱和,严重时可烧毁变压器。
2、磁暴产生的感生电流还会影响地表油气管线的安全
地磁暴产生的感生电流不但会对高纬地区的输电网和通讯电缆产生危害,而且会影响地表油气管线的安全。已经测量到,强磁暴时,每公里的输油管线上有6V的感生电压,在1000km长的输油管道上,会有6OOOV的感生电压,阿拉斯加输油管线上有1000 A的电流流过。如此强大的感生电流,当然会影响流量计的正常计数,并加速管线的腐蚀。
3、空间天气对导弹武器作战的影响
自从二次大战末德国V-1飞航导弹和V-2弹道导弹问世后,导弹武器的研制与有效使用一直是各国军事力量对比的重要标志之一。在导弹武器的设计和研制中,对环境条件多按理想状态(标准状态)处置。而在武器的使用过程中,又往往缺乏提供实际环境条件的有效保障。一些由环境条件所造成的航天故障或事故,大都是由于对环境条件缺乏足够的认识或未能合理利用所致。
四、空间物理现象对人类生存环境的影响
1、臭氧层吸收了大部分的太阳紫外辐射
大气臭氧含量的减少,会引起海洋和陆地生态环境的严重失调,增加皮肤癌患者。当太阳爆发时,紫外辐射急剧增强,这种情况可能会非常严重。
2、太阳活动还通过多种过程影响地面的天气。
越来越多的研究者认为,空间天气可能通过电的过程来影响地球中性大气,从而触发或调制雷暴、降水等地面天气现象。
3、空间天气对生物及其疾病的影响
生物圈与区域气象之间的各种联系纵横交错, 十分复杂。近年来, 不断有证据表明太阳和地球通过多种途径影响着我们。研究发现, 在统计误差允许的范围内两个极为相似的生物体的生理学周期与地球的循环和太阳风有共振关系。于是我们估计, 太阳和人类生理学的某些方面存在相关性, 如对人类的感情、思想和行为有着或好或坏的影响。
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