空間天氣（學）又稱太空天氣（學），是人類從20世紀90年代跨入21世紀，對發(fā)展空間技術(shù)的依賴性與日俱增的歷史背景下，迅速發(fā)展起來的一個相對新的科學領(lǐng)域。

　　“怎么提升在九游娛樂的游戲體驗？”

　　它研究地表對流層之上直至太陽大氣整個日地空間環(huán)境中最富變幻、對空間技術(shù)系統(tǒng)最具危害性的天氣變化，它包括有關(guān)電磁輻射、帶電粒子、等離子體和中性大氣中的突發(fā)性的、短時間尺度的、動態(tài)易變的暴時變化現(xiàn)象的基本過程和變化規(guī)律，建立以此為基礎(chǔ)的各類空間天氣模式，預(yù)測空間天氣變化及其效應(yīng)，保障人類諸多活動如航天、通信、導航、定位、資源考察、災(zāi)害監(jiān)測、搶險救災(zāi)、輸電、油氣輸運、金融、貿(mào)易等的安全、高效運行，以及宇航員和極區(qū)高空飛行機組和乘客的健康與生命安全等。

　　正如美國宇航局2006年至2016年的戰(zhàn)略計劃中特別指出的，“空間天氣對人類的危害越來越明顯，因此認識并降低空間天氣對人類的危害效應(yīng)迫在眉睫”?？臻g天氣（Space Weather）一詞始見于20世紀70年代初美國一位空間物理學家M.Dryer博士的《太陽活動觀測和預(yù)報》的序言。1995年，美國制定國家空間天氣戰(zhàn)略計劃之后開始流行該詞，我國空間物理學家也大體同時提出這個概念，并受到國家自然科學基金委地球科學部和政府有關(guān)部委的關(guān)注。

　　空間天氣也是一個專業(yè)術(shù)語，按美國科學家給出的定義，指的是“太陽上太陽風、磁層、電離層和熱層中可影響天基和地基技術(shù)系統(tǒng)的正常運行和可靠性，危及人類健康和生命的條件或狀態(tài)”。它是空間物理學經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，開始成為一門為社會發(fā)展作出切實貢獻的“硬”科學（Hard Science），也是進入科學與應(yīng)用緊密結(jié)合的發(fā)展新階段的一種表征。

　　綜觀目前的認識，我們提出：空間天氣學是一門以日地空間物理為學科基礎(chǔ)，聚焦研究、預(yù)報日地空間環(huán)境乃至太陽系中突發(fā)性的、急劇的、高度動態(tài)易變的、短時間尺度的條件變化及其對天基、地基技術(shù)系統(tǒng)和人類健康與生命的危害效應(yīng)，探索空間天氣變化奧秘，保障人類空間活動安全的科學?？臻g天氣學的誕生與發(fā)展的主要驅(qū)動力是社會發(fā)展空間技術(shù)的應(yīng)用需求以及了解空間天氣變化奧秘的科學探索，科學與應(yīng)用的結(jié)合是空間天氣學的靈魂和價值體現(xiàn)。

　　我國對空間天氣科學的關(guān)注也有數(shù)十年的歷史，特別是從事太陽活動、電波傳播和地磁活動研究的單位，只是那時不用空間天氣一詞。如今，伴隨我國航天、通信事業(yè)的發(fā)展，他們不斷作出自己的貢獻。如果從1997年5月在國家自然科學基金委地球科學部資助與組織下，在北京召開的第一次全國空間天氣學研討會算起，我國空間天氣研究在國家科技部、發(fā)改委和基金委的關(guān)注和大力推動下，通過中國科學院、信息產(chǎn)業(yè)部、教育部、中國地震局、中國氣象局等的直接參與，以及我國科技界和國際空間科學家們的熱情支持，經(jīng)歷了一個不平凡的十年（1997年～2007年）起步跨越發(fā)展的十年?；仡欉@十年的歷程，不僅會給我們一些重要的啟示、經(jīng)驗和教訓，也將激勵我們揚起風帆，去實現(xiàn)未來十年保障能力的跨越發(fā)展。下面就空間天氣的發(fā)展歷程、過去十年的進步和未來十年的發(fā)展作一些回顧與展望。

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　　隨著1957年人造衛(wèi)星上天，人類進入空間時代。一些旨在了解日地空間知識而進行科學探索的衛(wèi)星計劃，比如國際日地物理計劃（ISTP）出臺了，作為民用空間天氣服務(wù)機構(gòu)的美國空間環(huán)境實驗室也于1965年正式成立。大體上，從1965年到1994年，可看作國際空間天氣起步的30年，那個時期多稱空間環(huán)境。這30年中，一大批衛(wèi)星進入從太陽到地球這一廣闊空間，如IMP（行星際監(jiān)測）、GOES（地球同步環(huán)境）、Helios（太陽神）、Yohkoh(陽光)、Equator（赤道）、UARS(高層大氣研究)、FAST（快極光快照）、Geotail（地球磁尾）、WIND（太陽風）、Interball(地球空間耦合)、Polar（極區(qū)）以及Voyager1&2（旅行者1、2）等衛(wèi)星，對日地系統(tǒng)的基本現(xiàn)象、過程和結(jié)構(gòu)進行了探索和研究。

　　這是一個以認識自然現(xiàn)象、獲取空間知識為主線的發(fā)展階段。在此期間，1989年3月一次特大的空間災(zāi)害性天氣事件發(fā)生，使天基、地基技術(shù)系統(tǒng)和宇航員安全遭受巨大損失和嚴重威脅。如致使太陽峰年科學衛(wèi)星提前隕落，大約6000個目標跟蹤丟失，低緯無線電通信幾乎完全中斷，輪船、飛機的導航系統(tǒng)失靈，磁法控制姿態(tài)發(fā)生困難，加拿大魁北克輸電系統(tǒng)燒壞，600萬居民停電9個小時之久，星上指令系統(tǒng)受干擾甚至失效或永久損壞，航天員和高空飛機乘客遭受危險輻射等。這次事件震驚了國際社會，引起了有關(guān)政府和社會各界的高度關(guān)注。人們?nèi)绾芜M一步發(fā)展日地空間探測和研究，并將所獲知識用于減少和避免空間災(zāi)害性天氣帶來的巨大損失？這一重大課題提到了有關(guān)國家政府和空間科技界的面前。這給空間天氣科學的問世和迅速發(fā)展帶來了新的歷史機遇。

　　空間天氣關(guān)系社會發(fā)展，是20世紀90年代人們才認識到的新事實。早在1849年，英國人Barlow就注意到極光出現(xiàn)時電報受干擾的現(xiàn)象。第二次世界大戰(zhàn)期間，有關(guān)政府為發(fā)展無線電通信開始資助類似的空間天氣預(yù)報中心，但作為一種科學的認識提到議事日程上，還是1989年3月特大空間災(zāi)害性天氣事件之后的事。如前所述，那次事件造成了十分廣泛的影響，第一次使人類認識到空間災(zāi)害性天氣會給人類的航天、通信、導航、電網(wǎng)、宇航員健康與空間安全等高科技領(lǐng)域的活動帶來巨大損失和嚴重威脅。其后的觀測與研究表明，上述這類重大的空間災(zāi)害性事件幾乎每年都有發(fā)生。因此，空間天氣作為關(guān)系社會發(fā)展、科技進步和空間安全的一個新興領(lǐng)域，在一些歐美發(fā)達國家作為一種國家行為而得到高度關(guān)注。

　　美國是最關(guān)注空間天氣的國家之一，正如一些美國政要所認為的：“空間系統(tǒng)是我們的安全、社會和經(jīng)濟的重要組成部分”，“要保衛(wèi)太空活動能力，我們必須采取的一個步驟是更多地了解那里的情況”，等等。為此，美國把對空間狀況的認知作為其發(fā)展軍事空間力量的兩大基石之一。

　　除此之外，歐空局也十分關(guān)心空間天氣效益。歐空局在歐洲空間天氣計劃的效益分析報告中指出，空間天氣計劃關(guān)系歐洲實體、政府、軍隊、跨國公司、中小企業(yè)和個人用戶等的多方面利益。它們包括：

　　戰(zhàn)略利益提高歐洲工業(yè)、軍事、技術(shù)和科學的獨立性。如降低在空間天氣的預(yù)報、警報、效應(yīng)與損傷分析方面對非歐洲資源的依賴性，改善歐洲防務(wù)力量的效率和獨立性，更好地使用雷達系統(tǒng)來改善空軍和海軍的安全性和軍事效能；增長歐洲工業(yè)在信息系統(tǒng)、空間平臺、探測器、發(fā)射服務(wù)和地基設(shè)備等高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展機遇。

　　經(jīng)濟利益將提高用戶商業(yè)競爭力。如降低衛(wèi)星運行成本，增加衛(wèi)星可靠性和延長壽命，提高發(fā)射的可靠性，減少航天員的輻射暴露，以降低患癌癥的風險，降低飛機安全的風險和機組人員的輻射暴露；降低地面電網(wǎng)中斷的風險，以及提高飛船保險公司的競爭力等。

　　科技利益促進新產(chǎn)品和新工業(yè)的發(fā)展。如發(fā)展新探測器、新平臺技術(shù)，如微小衛(wèi)星以及新數(shù)據(jù)處理技術(shù)；發(fā)展開發(fā)空間天氣變化以及緩解空間天氣現(xiàn)象的新穎技術(shù)；推動廣泛領(lǐng)域內(nèi)的純基礎(chǔ)的和應(yīng)用的研究。

　　教育利益提高人們對科學、空間以及空間天氣將如何影響他們生活的理解。加大在大學課程中的份量，增加學生們對基礎(chǔ)科學和空間問題的認知等。

　　由此我們看到，空間天氣（學）關(guān)系社會發(fā)展、科技進步和空間安全已成為人們共識，它是為人類進入空間時代、發(fā)展空間技術(shù)“保駕護航”的科學。這是它成為當今世界科技熱點之一而蓬勃發(fā)展的根本原因。

　?。ㄎ悍钏?，中國科學院院士、空間科學與應(yīng)用研究中心研究員；于晟，國家自然科學基金委地球科學部）