解读空间天气网站

□ 夏 寒

解读空间天气网站

□ 夏 寒

空间天气网站

（www.spaceweather.com)

是关于日地空间环境的网站，这里发布最新关于太阳、地球，以及日地空间事件的新闻，展示关于太阳、太阳活动、地球状况和日地空间环境的相关资料，关注太阳及日地空间环境的天文爱好者是这里的常客。不过，网站介绍的各种资料具有一定的专业性，且是英文网站，对于非专业人士来说，看懂网站并不容易。为此，这里对该网站给予简要介绍，介绍内容主要包括太阳活动与地球磁场的相关信息。

01 太阳风（Solar wind）

太阳高层大气日冕中主要包含电子和质子，它们具有极高的动能和温度，可以摆脱太阳引力的作用，像风一样吹向行星际空间，称为太阳风。太阳风物质（等离子体）的温度、密度及速度随时间和太阳经度不同而变化。太阳风的速度一般在350～750Km/sec之间。

该网站首页左侧的日地空间资料，第一项便是太阳风数据。这里只有两个数据，一个是太阳风速度（speed），另一个是质子密度（density）。2014年4月23日0847UT的这两个量的数值分别为：504.7km/sec，3.0 protons/cm3。如果你想查看数据来源，可以点击单词explanation，如果想查看更多数据，可以点击more data。这里的数据来自位于拉格朗日点L1的高新化学组成探测器，由美国国家海洋和大气管理局的空间环境中心发布。

02 X射线耀斑（X-ray Solar Flares）

太阳耀斑是短时间内太阳大气局部区域磁场能量的剧烈释放，此时太阳耀斑区域的电磁辐射增强，也可能伴随着发射出大量带电粒子。太阳耀斑发生时，电磁辐射的增强往往涵盖整个电磁波段，即射电波段、红外波段、可见光波段、紫外波段、X射线、甚至γ射线。目前，太阳物理学家一般采用在1～8埃的X射线波段的辐射强度来区分耀斑的强弱，将耀斑分为四类，即B类（B-class）、C类（C-class）、M类（M-class）和X类（X-class）耀斑，具体分类标准见右表。其中，每一类又被分为9类，分别为X1至X9、M1至M9、C1至C9。

这里给出之前6个小时和之前24个小时最大X射线耀斑的具体种类和发生时间，如果想知道更多情况，可以点击这里的explanation（解释） 和 more data（更多数据）两个按钮。

类别1～8埃X射线辐射强度峰值（w / m2）B I＜1 0-6C 1 0-6≤I＜1 0-5M 1 0-5≤I＜1 0-4X I≥1 0-4

03 每日太阳光球图片（Daily Sun）

空间天气网站每天给出前一天的太阳光球照片，图片来自空间望远镜：太阳动力学天文台（SDO）。因为太阳光球的主要活动特征是太阳黑子，所以这张图片就是当日太阳表面黑子群的多少和分布情况。图下方一般还会对黑子情况给出简短说明，例如：2014年4月22日，太阳光球上的黑子群AR2034、AR2035和AR2036的磁场特征为β-γ类型，预示着这里很可能爆发M级别的耀斑。AR2034、AR2035和AR2036是活动区或者黑子群的编号。

04 太阳黑子数（Sunspot number）

在太阳光球黑子图片的下方，是太阳黑子数和太阳近几年内无黑子天数的情况介绍。太阳黑子是太阳活动的主要表现之一，观测它最容易，对于巨大的黑子，无需用望远镜。早在我国汉朝就有黑子的观测记录。但是，不同的人，使用不同的望远镜观测太阳，观测到的太阳黑子数往往不同。假如，用口径几厘米的小望远镜，在太阳表面可以观测到几个黑子，采用专业望远镜则可能观测到十几个太阳黑子，而高级的空间太阳望远镜，则会观测到几十个太阳黑子。

为了客观反映太阳上黑子的多少，1848年，瑞士天文学家沃尔夫（Rudolph Wolf）提出了一个计算太阳黑子数的办法，即R=k(10g+s），其中g是某观测设备当天观测到的太阳上黑子群数，s为该设备观测到的太阳上单个黑子的个数，k为不同地点、不同观测者、不同观测设备的换算因子，k值往往通过比较确定。由此公式计算出的R值称为黑子沃尔夫数，或黑子相对数。它是不依赖于观测地点、观测设备和观测者的客观值。该值越大表示太阳活动水平越高。左图显示：2014年4月22日，太阳黑子数为136。

空间天气网站发布的太阳黑子数是美国海洋和大气管理局空间环境中心计算得出的，被称为波尔多太阳黑子数（Boulder Sunspot Number）。

随后介绍自2009年到目前太阳表面不存在黑子的天数，自2014年元月1日到目前，太阳表面不存在黑子的天数为零，即每天太阳表面都有黑子。2009年一年中有260天表面无黑子，占总天数的71%，说明2009年太阳活动水平非常低。

05 太阳射电辐射情况（The Radio Sun)

天文学家发现，太阳在10.7厘米波长处的射电辐射，同太阳表面黑子数相关性很强。也就是说，太阳射电的10厘米（通常将10.7厘米说成10厘米）辐射流量也是反映太阳活动强弱的指标。由于测量太阳射电辐射简单易行，因此在许多场合采用10厘米太阳射电辐射表示太阳活动的强弱。上图中表示：2014年4月23日，10厘米太阳射电辐射流量值为145 sfu（ sfu solar flux unit，太阳射电辐射流量单位）。

06 目前可能发生极光现象的椭圆形区域（Current Auroral Oval)

这里给出地球北极和南极地区可能发生极光现象的椭圆形区域图。这里共有四个图片，点击不同按钮（Europe欧洲，USA美国，New Zealand新西兰，Antarctica南极洲）可以转向不同图片，四个图片中分别包括北极-美国、北极-欧洲、南极-新西兰、南极洲。从图中可以看出在哪些地区可以观测到极光现象。图片由美国海洋和大气管理局的POES卫星提供。

07 行星的K指数（Planetary K-index）和行星际磁场（Interplanetary Mag. Field）

太阳风将太阳物质和磁云吹向行星际空间，地球同样受到太阳风的影响。当太阳发生剧烈活动现象时，日冕物质抛射和太阳风高速物质流对地球磁层产生剧烈作用。此时，地球磁场发生扰动现象。K指数（K-index）用来定量描述地球磁场水平分量的扰动程度，它的数值为0～9，K=1表示地球磁场处于宁静状态，K≥5预示着地球磁场处于剧烈的扰动状态。官方公布的Kp指数（Kp index）是通过加权平均多个地磁观测站的K指数（K-index）得出的。Kp指数越大，极光椭圆的范围就越大，也就是极光向地球中低纬度地区延伸得越远。

太阳是一个具有磁场的恒星，由于太阳风的作用，将太阳磁场带到行星际空间，除了自身的磁场外，地球附近也存在来自太阳的行星际磁场。空间天气网站给出了地球附近行星际磁场的两个数值，单位nT为纳特斯拉，一个是总磁场Btotal，一个是行星际磁场的Z分量Bz的大小和方向。Bz的方向指向北时，地球磁场处于稳定状态；Bz的方向指向南时，说明地球磁场处于扰动状态，此时可能会有大范围的极光发生。

08 太阳上的冕洞（Coronal Holes）

空间天气网站每天为公众提供一幅太阳日冕图片，图片来自美国宇航局（NASA）的太阳动力学天文台（SDO），拍摄图片的波段为紫外193埃，具体设备为太阳大气成像装置（AIA）。此图片反映当日的太阳日冕结构，这里主要关注的是冕洞的情况，如有无冕洞？冕洞有几个？冕洞有多大？

通过空间望远镜，用远紫外波段的谱线或软X射线的成像观测，在获得的全日面日冕图片上，往往可以看到一些几乎黑暗的区域，这些区域被称为冕洞。一般来讲，这里的电子密度很低，大尺度磁场向外是开放的，它们往往是高速太阳风的源区。因此，冕洞的有无及冕洞的多寡往往与地磁扰动和极光现象关系密切。

09 地球北极附近的夜光云（Noctilucent Clouds）

空间天气网站还提供一个北极及附近地区夜光云（Noctilucent Clouds）的图片，图片来自美国宇航局的空间飞行器“地球大气中间层中冰的天体大气学（The Aeronomy of Ice in the Mesosphere，AIM）”，图片由美国科罗拉多大学大气和空间物理实验室根据观测数据制作。夜光云是太阳落山后地球大气呈现出的一种光学现象。

10 美国宇航局的空间天气预报（Space Weather NOAA Forecasts）

美国宇航局提供的空间天气预报主要包括两方面的内容，其一是关于X射线耀斑的预报，它当日发布关于未来24小时和未来48小时M级和X级耀斑爆发的可能性，以百分数表示发生几率。

预报内容之二是三种不同程度的地磁暴（Geomagnetic Storms）爆发的概率，预报未来24小时和48小时的情况，分为中纬度（Midlatitudes）和高纬度（High latitudes）两种情形。地磁暴的三种不同类型分别为地磁活跃（Active）、小地磁暴（Minor）和严重地磁暴（Severe）。地磁暴是指在太阳风物质和太阳风磁场的作用下，地球磁场发生的暂时扰动现象。它们与极光现象密切相关。

（责任编辑 苏晨）