守护地球最牛的“井”字 “超级CT”捕捉太空风云变化

央视网消息：我们常说的天气是指阴晴雨雪，在空间环境里也有“天气”，它指的是太阳上出现的一系列爆发现象，引起日地空间环境的等离子体、磁场、辐射、电离等空间环境状态发生的变化。3月21日，面向空间天气研究的国家重大科技基础设施——子午工程二期顺利通过国家验收，与子午工程一期组成了世界最大的空间环境地基综合监测网，标志着我国空间环境地基监测能力跃居世界领先地位。　　

我国建成世界最大空间环境地基监测网

子午工程是我国空间天气领域的首个国家重大科技基础设施，一期于2012年正式运行，此次验收的子午工程二期于2019年开工建设，在一期的基础上新增16个台站、195台（套）监测设备，与一期工程协同，监测和预报太阳耀斑、日冕物质抛射、磁暴等空间天气事件，保障航天、通信、导航等高技术系统的安全运行。

中国科学院院士、子午工程二期总指挥王赤介绍，子午工程一期主要是以“链”为主，子午工程二期，把一横一竖的链式的结构变成了两竖两横的一个“井”字形的监测网。31个综合台站，近300套空间环境监测设备共同构成了国际上覆盖范围最广，监测要素最全，综合监测能力最强的一个地基的空间环境的监测网。通过国家验收之后，标志着我们所有的设备都已经工作正常，从建设阶段正式进入到科学运行的阶段。　　

建成一批重大设备 将推进国际子午圈大科学计划

子午工程二期建成了一批重大空间天气监测设备，如全球最大的综合孔径射电望远镜——圆环阵太阳射电成像望远镜；国际首台全季节观测阵列式大口径激光雷达，还有全球探测能力最强的相控阵非相干散射雷达等，技术指标达均到国际先进水平。

按照边建设、边运行、边产出的原则，子午工程一期和二期已融合运行，持续产出系列成果。在试运行期间，子午工程二期展现出卓越性能，如成功捕捉到2024年5月超级磁暴事件，完整记录日地空间环境对太阳活动响应的全过程，展现了其对空间天气事件的快速、高精度、全局监测能力。

王赤介绍，试运行期间，已经获得了大量的第一手资料，也支撑保障了60多项国家重大航天活动。未来将和天基的空间天气卫星，构成天地一体化的空间天气综合监测体系。拓展国际合作，推动国际子午圈大科学计划。形成在全球范围内对太阳活动、地球空间环境的CT扫描系统，共同应对空间天气的全球性挑战。　　

极光越美丽地球越危险 子午工程守护地球

子午工程的研究对象——太阳活动，对我们影响到底有多大？极光越美丽地球越危险么？地磁暴会让生物钟紊乱吗？

2024年开始，几波超美的极光是刷爆了大家的朋友圈，让很多人是一饱眼福。但这其实是太阳活动越来越“暴躁”的一个信号，太阳活动每11年一个周期，现在正是它的顶峰、也就是高燃时刻。

这个屏幕上有几张图和我们平时看到的太阳的图像很不一样。这个绿色其实是在一个特定的波段拍摄的太阳的图像，更为重要的是2024年5月、10月、12月三次太阳上都有非常明显的亮斑，这就叫太阳耀斑。太阳耀斑看起来和极光一样，貌似有点美丽，但这种美丽其实非常可怕。因为它每一次剧烈的活动释放的能量相当于上百亿枚氢弹爆炸的能量，可以轻松地穿越1.5亿公里的日地距离直击地球，可以说太阳一打喷嚏，地球就会跟着发烧。 　　

太阳活动对地球的三轮轰击究竟有多猛？

首先第一轮是电磁的闪电战，太阳耀斑爆发之后大概8分钟左右的时间，X射线、紫外射线等就会以光速轰击地球。后果可能就是导航失灵、通讯中断，甚至有可能导航误差大的时候达到上百米。

第二轮就是高能粒子的突袭，大概几个小时之后，高能粒子就会抵达到地球附近，这个时候影响最大的就是航天器。据研究显示，约有四分之一的航天器故障都和这一轮的袭击有关。

第三轮是，等离子体的大轰炸，这个时候几天之后可能有上百亿吨的等离子体会轰击地球。极光就是在这个时候出现的，可能会造成比如说电网瘫痪，高铁和输油管线等一系列的设备的故障。　　

有人会说，这个期间会感觉自己生物钟有些紊乱，甚至有些嗜睡，这是真的吗？　　

太阳活动与空间天气全国重点实验室副主任罗冰显介绍，这可能更多是大家幽默的一个调侃。地磁暴虽然会造成地磁场的扰动，但是在地面上它的扰动级别也就是平常地磁场强度的1%。目前，研究表明对我们人体基本没什么影响。　　

大家可能还会好奇，这么美丽的极光今年是不是还能再见到？

未来两年是有很大的概率还会继续见到。目前正是处在太阳活动高年，如果磁暴够强的话，比如说漠河、新疆甚至北京再看到极光还是有可能的。　　

为了全方位监测太阳的一举一动，中国科学院空间中心的科学家们是花了10多年的时间，在地球上是沿着东经120度、北纬30度、东经100度、北纬40度这样两纵两横很明显的一个“井”字形，布局了31个台站近300台设备，是首次实现了对日地空间环境全圈层多要素的这样一个立体式综合式探测。应该说，这是中国覆盖面积最广的一个国家重大科技基础设施，也是中国地图上守护地球最牛的一个“井”字。　　

子午工程二期3月21日通过国家验收

3月21日，面向空间天气研究的国家重大科技基础设施——子午工程二期顺利通过国家验收，与子午工程一期组成了世界最大的空间环境地基综合监测网，将显著提升我国空间天气预报预警能力。子午工程二期通过国家验收，标志着子午工程从建设阶段正式进入到科学运行的阶段，我国空间环境地基监测能力跃居世界领先地位。　　

为何命名为子午工程？

作为中国空间天气领域的首个国家重大科技基础设施，为什么命名为“子午工程”？探测太空的风云变幻，为什么要在地面上建设如此大规模的空间环境监测网？

王赤介绍，研究空间天气的现象，更多的是要研究空间的带电粒子，带电粒子它是要受磁场控制的，沿着磁力线传播。在地球上，磁力线基本上是沿着子午线来分布的，沿着经线来分布。要沿着磁力线、沿着沿着子午圈来布局台站，所以称之为子午工程。 　　

子午工程与卫星共同构建天地一体化监测网

王赤院士介绍，空间天气监测主要分为天基和地基监测两种方式。天基探测多采用卫星等飞行器在空中进行探测，既能实现遥感探测，也能通过就位探测实现身临其境。但受到轨道、重量、功耗、寿命的种种限制，天基探测远不能满足时空变化极为复杂的空间环境研究的需要。　　

“超级CT”如何扫描捕捉太空风云变化？

太阳爆发威力巨大，由于喷发出的能量和物质速度不同，会对地球形成多轮打击。被喻为地面“超级CT”的子午工程，是如何调动各种设备及时捕捉太空中的天气变化，作出预报预警的？

太阳爆发时，第一轮到达地球的有我们肉眼看不到的紫外线、X射线，也有可见光。尽管太阳辐射的增加不会对地球造成太大影响，人们甚至也难以察觉，但子午工程的诸多设备却能敏锐察觉到太阳的异常。比如位于云南丽江的光谱成像日冕仪，它可以在强烈的太阳背景辐射中过滤掉杂波，找到太阳耀斑爆发时可见光波段光线的增加。

当第一轮的强光被探测到后，子午工程运控中心就会调集相关设备扫描太阳，寻找“事发区域”。但太阳距离地球有1.5亿公里，这么远的距离搜索一小块耀斑区域并不容易。这时，位于四川稻城的圆环阵太阳射电成像望远镜就会发挥作用。313个直径6米的天线，像向日葵一样同时面向太阳，形成虚拟超大口径的望远镜。　　

多设备接力配合 实现太阳到地球立体监测

圆环阵望远镜只能监测从太阳表面外5个太阳半径左右的空间，太阳与地球间的距离大概相当于200多个太阳半径，太阳抛射的物质再往外会如何行进，是否会影响地球？子午工程怎样获取更多信息？

中国科学院国家空间科学中心研究员、子午工程二期总工程师徐寄遥介绍，太阳可以无时无刻的爆发，但是因为有行星际的磁场等，还有地球、太阳的旋转，会使得它整个抛射物会在运行当中是一个曲线的形式。不是所有的都能打到地球上去，所以到了后边，就要用到行星际闪烁望远镜去来捕捉。经过一系列的计算，就知道大概日冕物质抛射它的速度是多少，它的方向是什么样子，是不是冲我们而来的，使得预报的精确度就更加提高。

当日冕抛射物质进入近地空间，更多子午工程的地面设备开展协同探测。比如，在海南三亚有非相干散射雷达对低纬地区的电离层进行观测。此外，还有采用光学、地磁等不同手段，比如位于新疆、内蒙古、吉林的中纬高频雷达，位于海南儋州的阵列式大口径激光雷达等大科学装置。