一次太陽爆發通常對日地空間甚至地球表面空間造成三輪沖擊：第一輪：太陽爆發的耀斑，也就是增強的電磁輻射，帶來巨大的輻射能量，以電磁波的形式進行傳播，因為是光速，所以太陽距離地球的1.51億公里，大概只需八分半鐘就到達地球，電離層的穩定被打破，結構發生改變；第二輪太陽物質，即高能帶電粒子流量突增，它需要幾十分鐘至十幾個小時到達地球，使地球周圍的高能帶電粒子數量增加數千倍，甚至上萬倍，由于質子占了總粒子數的90%以上，因此把這種事件稱為太陽質子事件；第三輪日冕物質拋射即太陽風，它也會攜帶大量的能量沖擊地球，約三天后到達地球，引起地磁暴、磁層亞暴。

太陽爆發這三輪沖擊，給行星際空間、地球磁層，電離層和中高層大氣帶來短時間尺度變化，產生空間天氣，影響地球上的人類活動和在軌道運行的航天器安全運行，例如：

太陽耀斑引發電離層擾動，或使得無線電信號穿過電離層射向宇宙，或“吞掉”衛星發回地面的關鍵信息，疊加日冕物質拋射引發地磁暴的影響，飛機、輪船、汽車，甚至智能手機借助衛星定位時都會產生誤差，嚴重時甚至無法進行導航。

無線電通話系統遇到空間天氣事件時也會因電離層擾動影響輕則通話質量下降，大量的噪音使得雙方無法聽清彼此，嚴重時甚至會造成信號淹沒、通信中斷。

大多數情況下，我們感覺不到空間天氣的影響，但超級太陽爆發引起的地磁暴、磁層亞暴，可能影響低軌衛星的軌道高度、電網的安全運行以及地質勘探等，對日常生活造成嚴重影響。以1989年3月超級太陽爆發為例，地磁暴發生后不到90秒的時間，加拿大魁北克省電網全面癱瘓，600萬戶民居陷入黑暗，停電長達9小時。

如果在太陽爆發的第二輪沖擊發生質子事件，高能帶電粒子流經過加速，以每秒幾千、幾萬、甚至十幾萬千米的速度，到達地球空間后轟擊磁層，并能突破地球磁場的重重防線，進入衛星軌道，甚至深入到電離層、大氣層和地表空間。大量高能粒子進入地球大氣，對于飛機上的乘客和空乘人員來說，航空輻射劑量會出現陡增，給健康帶來風險。

長期駐留空間站的宇航員更需關注輻射環境，在太陽活動高年，近地軌道高度不定期發生的太陽質子事件也會引起空間站輻射環境的惡化。對于這些高能粒子，空間站的“外墻”可以將其阻擋，但在超級太陽質子事件爆發期，如1989年7月和2003年11月的質子事件，國際空間站輻射嚴重超標，航天員被迫進入返回艙躲避。另外航天員出艙“太空漫步”，更需要規避太陽質子事件。

隨著近地衛星的迅速擴容，空間站的軌道也變得擁擠起來，特別是星鏈組網衛星的發射，將會有數萬顆衛星穿越空間站軌道，殘留大量對空間站威脅最大的碎片，使航天員所駐扎的空間站環境變得更加兇險，因此太空碎片對航天活動的影響也被列為了空間天氣的一部分。

作者 | 荀紀偉 高級工程師，畢業于南京氣象學院天氣動力學專業（現為南京信息工程大學大氣科學專業）。作者長期在天氣預報和氣象服務一線從事業務及管理工作。