在阿波罗计划即将结束时，美国宇航局决定将第一个（针对美国）轨道站发射到太空。 一切进展顺利，1974年2月结束的第三个任务（
Skylab-4 ）通过将轨道提高11公里（至433x455公里）来为保护站做好了准备。 根据美国宇航局的太阳活动预测，该站应该一直保持轨道运行，直到1983年，第三次
航天飞机飞行将再次使其升空。 但是很快就很清楚，当前的太阳周期将比预期的强。 1977年9月，
它决定派一个无人飞行任务到该站升空，并于1979年10月开始飞行，但可惜：该站已于今年7月11日离开其轨道。
这是太空天气对人类活动影响的最大结果（也许是美国宇航局整个历史预测中最大的错误估计），导致该站损失了25亿美元。 第二起事件的严重性被证明是1989年在魁北克省（加拿大）停电9小时，造成600万人受灾（损失估计
为3000万美元 ）。 在关于
太阳活动的文章的续篇中，我将讨论太空天气（这是它的表现）如何影响人类活动。
空间天气的大多数表现以某种方式与地球的磁场有关，所以我建议从研究其结构开始：
地球磁层
太阳风（和日冕辐射）与地球磁场的相互作用始于大约10个地球半径的距离，形成了头部冲击波。 此时，电离粒子的超音速流动被急剧抑制为亚音速并凝结。 在这11年周期的最短时间内，冲击波远离地球（由于太阳风的减弱），而在到达地球的最大时间内。
在磁层顶区，地球的磁场强度最终要比太阳场强，带电粒子开始沿其感应线移动（这些区域之间有磁石）。 与太阳相反的一侧是一条磁性尾巴，可以追踪到一千个地球半径。
地球轴的倾斜度（23°）和地磁极与该线的偏差（另一个11°）导致地球磁
偶极子相对于黄道平面倾斜大约±35°（在图中未显示）。
大多数带电粒子会自由地包裹磁场，但有时在磁场的外部干扰导致磁场
重新连接时 ，带电粒子会被丢弃到极尖，同时形成
极光 。 以这种方式捕获的物质是地球等离子层（含有冷等离子体的区域）中带电粒子的主要来源。
在保护地球和宇航员免受太阳的有害影响方面，磁场的重要性被大大夸大了。 因此，火星（没有完整的磁场）在
耗散过程中每天损失
约8.5吨大气，而地球则损失
约90吨 。 宇航员免受太阳宇宙射线的防护是200-10,000倍，而对日冕发射的防护仅是10-20倍（防护程度越低，严重性越高的事件就越多）。 这不能与大气保护相提并论。
地球的辐射带
外部辐射带主要由电子组成，其能量为几十
keV ，并延伸到距地球13-60 000 km的距离。 内带主要由具有数十MeV能量的质子组成，并延伸1-6 000 km，但是在磁异常区域中，该带会明显“下陷”：
这些异常中最重要的是南大西洋异常（
SAA ），其中内部辐射带下降到200 km的高度。 它是低轨道卫星故障的主要根源，并且在宇航员的辐射中占了很大的份额（约15-20％）。
地球辐射带中的主要粒子来源是穿过极尖的地方穿透的宇宙风粒子。 但是，还有许多其他来源：
银河系宇宙射线与大气粒子的相互作用形成了次级粒子流（对能量为20-30 MeV的质子和能量为0.1-1 GeV的电子有主要贡献）； 异常的宇宙射线（其能量为10-20 MeV的单个或双电荷原子）； 太阳耀斑（对能量高于1 MeV的质子的贡献）； 电离层（能量高达几百keV的粒子）。
太阳耀斑和日冕物质抛射
太阳耀斑以光速传播，并在8.5分钟内到达地球。 太阳宇宙射线在几个小时内到达地球。 但是，磁暴的主要来源（日冕辐射）平均以470 km / s的速度传播，最大速度刚好超过3,000 km / s，这使得主风暴到达地球的时间为0.5-5天。
事件的进一步发展在很大程度上取决于日冕射出的磁场方向：如果它与地球磁场对准，那么带电粒子的流动在很大程度上将其包裹起来； 如果它们指向相反的方向，粒子流将开始严重减速，同时将头部冲击波压近地球（平均最高6-8地球半径）。 在最
强烈的地磁风暴中，冲击波几乎可以被压向大气本身：
地磁风暴
每月可能发生0至8次地磁风暴（取决于11年周期的周期）。 暴风雨期间产生的磁场扰动是不均匀的，并且从赤道的最小值增加到纬度62-67°的最大值。 输入到磁层（通过太阳风）的能量的平均功率为3 * 10
11 W（比世界上目前的
发电量少一个数量级）。 在这种情况下，单个
地磁风暴的总能量可以达到2 * 10
21 J，但释放持续几天，因此风暴期间的磁扰动相当弱。 但是，它们在长导线中产生的地感应电流（
GIT ）可能达到数十安培和数百安培，从而导致许多不良影响：
在电力线中，这种杂散电流会导致变压器发热增加，变压器效率降低甚至出现故障（最重要的情况是
1989年3月13日在魁北克举行）。 就通信线路而言-这可能会造成干扰，甚至可能导致数小时/天的通信完全中断（最重大的情况发生在
1859年
9月1-2日，这是世界上第
一个电站出现的 23年之前，因此造成的损害并不是很大） 。 就管道而言，这可能会降低旨在抵抗腐蚀的
阴极保护的有效性（这种影响是自然累积的，不会立即出现）。 对于铁路，这可能会禁用连接到铁路轨道的各种自动化。
但是，这些电流不是超越性的，在设计导线时将它们考虑在内，再加上各种技术方法，即使在最严重的地磁风暴中，也可以避免设备故障。 风暴还会导致另一个有趣的现象：
极光
在日冕期间，地球“磁阱”的过度充满会导致带电粒子在地球两极区域沉淀到大气中。 面对大气中的原子，它们引起
电离 ，并且这些原子已经发光。 在地球的大气层中，氮和氧原子是造成这一过程的主要原因，它决定了极光的绿色，在
其他行星上，极光
的颜色可能完全不同（由于其大气的组成不同）。
杰克·费舍尔 （
Jack Fisher）从国际空间站
的Kupol模块拍摄的照片
带电粒子的作用不仅会导致发出美丽的光芒，而且还会导致长达数天的极性区域中的
短波通信几乎完全受阻（由于电离层信号反射过程受到干扰）。 这些影响还会影响较短波长的辐射：因此，减慢
分米波通过电离层的
传播过程会导致以下事实：
卫星导航系统的精度在这些区域可能会下降一个数量级（最高50 m）。
就其工人的辐射暴露而言，第二产业不是核能的（许多人可能会想到），而是
航空业 ：在
民航使用的高度（约10公里）处，可以
很好屏蔽所有类型
宇宙射线的大部分大气都在您的下面。 但是即使如此，美国飞行人员的平均剂量也仅为
3.01 mSv /年（仍比我们的
标准低6.5倍，比欧盟标准低2倍）。 对于普通乘客而言，他们并没有在天空中度过大部分时间，因此在大多数情况下，无需担心。
但是，在地磁风暴期间，情况可能发生巨大变化：带电粒子渗透到大气中会产生
致辐射 ，，
致辐射在地球表面仍然是安全的，但是在飞行高度上，辐射本底会显着上升，因此必须加以考虑。 这导致以下事实：在这些时间段内，经过地球两极附近的飞行路径可能会明显移向赤道（这也是由于希望避开可能干扰飞机通讯的区域）。 幸运的是，这种飞行已经相当多了（2009年的数据）：
为了计算您在飞行中可以接受的剂量，
美国联邦航空管理局发布了一个特殊
应用程序 。
对地球的影响
在11年周期中，太阳的总光度仅变化0.1％，但在特定区域中变化可能更高：例如，光谱紫外线范围的变化可能是6-8％，并导致地球大气中臭氧的产生增加（是温室气体）在太阳高潮期间。 另一方面，这段时间伴随着极光的增加，在此期间，带电粒子可以穿透到25-30 km的高度，并在极地区域造成臭氧破坏（一次最多达到总浓度的20％）。
影响大气的另一种有效方法是浑浊（尽管不是直接影响，而是间接影响）。 看起来是这样的：与大气粒子碰撞的银河宇宙射线流形成了次级粒子的阵雨，在
对流层上边界的区域中观察到了最大值。 这些次级粒子成为大气中水蒸气凝结的点，从而导致
云的形成。 云-降低我们大气的平均透明度。 结果，在日照最大时，大气的透明度增加，而在最小值时，透明度降低。
在为期10年的
“云”实验（由
CERN进行 ）中，人们发现，尽管宇宙射线对云的形成起了重要作用，但它们的影响远非唯一的：在各种硫酸化学反应过程中，可以形成凝聚核的来源，由活生物体和人类活动过程释放到空气中的氨和有机化合物。
对航天的影响
对于低轨道飞行器来说，最大的威胁是在11年的周期内高层大气密度的变化所代表：直到大约150 km的高度，太阳对大气密度的影响是最小的，但是从这个高度开始，它开始增长，在太阳和太阳之间相差一个数量级。最小和最大（由于太阳风和紫外线辐射的增加，最大程度地变得更密集）。 这可能会导致设备
增加轨道操纵
的频率，以将其轨道维持时间从每年4次（在日照最小期间）增加到2-3周一次（在日照最大期间）。
KORONAS-I（上图）和KORONAS-F（下图）分别进入第23个
太阳周期的最小和最大高度约500 km的极轨道
发射的寿命的比较。
另一个威胁是耀斑和日冕弹射，这对宇航员和自动装置造成了辐射负担。 它们最经常发生在最大太阳周期内。 但是，
与此同时 ，太阳风的流量增加，这使太阳日
球层更致密，并且其大小略有增加（脉搏由
旅行者记录）。 反过来，这增加了对银河系宇宙射线（从外部进入太阳系）流动的屏蔽，并减少了它们的流动。 因此，在太阳最大时，低地球轨道上的宇航员接收到的总辐射剂量甚至会降低：
静电对设备构成了单独的威胁，当它们受到太阳风吹到我们的电子轰击，日冕发射或在地球磁场干扰期间从外部辐射带倾泻而出时，就会产生静电。
最严重的是
对地静止卫星，在大型地磁风暴期间，其轨道（地球半径为6.6）超出了冲击波的头部（在其前方）。 因此，它们被迫周期性地穿过地球磁层最受干扰的区域，并表现出直接的冠状物质喷射流。 这对设备的
基本数据库的辐射阻抗施加了严格的限制，并且由于要在该轨道上存在数十年的设备，因此需要特别仔细地考虑防静电措施。
太空天气预报
实践中使用的最遥远的预测是45天和27天的预测。 尽管精度较低，但它们已用于计划宇航员的活动：它是基于工作分布的，因此，当太阳转向我们时，活动区域最少（点数最少）的宇航员可以进入太空。
3天预报的精度已经达到30-50％，但是最大精度（大约95％或更高）只能通过从拉格朗日L
1点（距地球150万公里）的卫星获得的每小时预报来获得朝着太阳）。 现在有两颗这样的卫星：1997年8月25日发射的
ACE和最近发射入轨道的
DSCOVR设备（2015年2月9日）。 如此低的精度指示器是由于以下事实引起的：旋转的太阳产生的行星际磁场具有螺旋结构的性质：
冠状物质的抛射（被这个磁场偏转）可以在最后一瞬间“绕过”地球，同时赶上这个装置。 获得准确的3天预报的问题是该磁场的异质性，这使预测冠状动脉射血传播的任务变得复杂。
北极和南极研究所的员工Denis Rogov讲述了太空天气的故事。Sun Tracking Services，各个国家/地区：
NOAA 太空天气预报中心 （美国）：
http :
//www.swpc.noaa.gov/ESA 太空意识计划 （EU）：
http ：
//swe.ssa.esa.int/Roscosmos和
LPI （俄罗斯）的联合项目：
www.tesis.lebedev.ruIKI RAS （俄罗斯）的空间等离子体物理系项目：
www.spaceweather.ru太阳影响分析中心（比利时）：
sidc.oma.be澳大利亚计量局：
www.sws.bom.gov.au国际太空气象服务（ISES）：
www.spaceweather.org加拿大
自然资源部 ：
www.spaceweather.gc.ca独立的商业组织
www.spaceweather.com