1991年2月18日， 中國氣象報上刊登了一篇名為“太陽活動對人類的影響”的科普文章， 作者是王章敏老師。 前段時間我無意中看到這篇文章， 驚訝于原來這麼早大院內就有人關注很前沿的東西了。 這篇科普文章裡面提到的一些東西， 現在都成為了空間天氣研究的重要內容。
作為第一篇， 打算在這裡和大家聊聊“空間天氣”這個詞彙的起源。
“空間天氣”這個詞雖然很新， 字面上只是簡單的將“空間”和“天氣”進行了組合。 但我保證， 真的絕不是科學家隨意拼湊而成的。 相反的是， 這個詞有著非常豐富和有趣的歷史。
目前國際上空間天氣較為主流的定義為：太陽上和太陽風、磁層、電離層和熱層中能影響空間、地面技術系統的運行和可靠性， 以及危害人類健康和生命的狀態【NSWP， 1994；魏奉思， 1999】。 簡而言之， 空間天氣是指空間環境中的災害性天氣狀態， 條件或者事件。 從上面來看， 空間天氣和氣象上所指的傳統天氣有著非常緊密的聯繫。 相關文獻記載， 在2006年， Kane從這方面入手， 想試圖尋找“空間天氣”的起源。 經過了大量而又仔細的工作，
空間天氣態勢圖
美國STS-39 單粒子事件發生的SEU的空間分佈， IGRF模式
當今的空間天氣學是一門融合性極強的學科， 我們現在所瞭解的空間天氣其實是人類對很多看似無關現象產生的極度好奇心融合而成的產物。 太陽耀斑爆發、極光的產生和時不時的地磁擾動帶來了一個又一個的問題。 當科學家試圖將這些現象聯繫起來的時候， 一個更為宏偉的藍圖誕生了。
John Herschel其實是比較早使用類似“空間天氣”這個術語的人（這個John Herschel來頭可不小， 他是紅外輻射和天王星的發現者William Herschel的兒子）。 1847年他發表了一篇關於太陽黑子文章， 裡面提到了一個非常重要的詞彙“太陽氣象學（Solar Meteorology）”， 重要的是， 他在文章中將這個額嶄新的詞彙和地球上的氣象學進行了類比【Herschel， 1847】。 19世紀中後期， “太陽天氣（Solar Weather）”、“太陽上的天氣（Weather on the Sun）”也被大量的進行了使用， 在當時這些詞彙被用來討論太陽黑子、太陽活動和太陽大氣方面的相關內容【Mackay, 1860; Youmans, 1872; Langley, 1878; Lockyer, 1881; Tacchini, 1884】。 Norman Lockyer曾經寫到：We know that we are dealing with the exterior portion of the solar atmosphere, and a large knowledge of solar meteorology is already acquired, which shows us the whole mechanism of these prominences【Lockyer， 1871】。 進入到20世紀之後， 類似這樣的詞彙還在不斷出現。 包括美國氣象局（NWS的前身）也在一份文件中寫到：The Central Radio Propagation Laboratory has several programs of interest to the Weather Bureau, including clear air turbulence, infrared, and solar weather【Weather Bureau, 1964】。
巧合的是， 在“太陽天氣”這一詞彙出現的幾乎同時， “磁天氣（magnetic weather）”這個詞彙也出現了。 科學家認為John Phillips在1850年向英國科學促進協會(British Association for the Advancement of Science)發表的一份報告中首次使用了這一術語【Phillips， 1851】。 Phillips教授在測量約克郡附近的磁場時， 提到了：magnetic weather not unfavourable。 接下來的100多年來， “磁天氣”不斷地出現， Balfour Stewart在1879年使用“磁天氣”來描述磁傾角的變化情況。 1882年他發表了一篇名為“On a similarity between magnetical and meteorological weather”， 探討了地磁場和氣象之間的相似性， 並試圖解釋兩者之間的聯繫。 沒過多久， 也就是1884年， 當時的《不列顛百科全書（Encyclopedia Britannica）》將“地球磁場（terrestrial magnetism）”收錄在了氣象學下面， 並且“磁天氣”這個詞在其中出現了非常多次。 這樣的發展一直持續到了20世紀中期， “磁天氣”甚至成為了普白話的一部分， 在一些諸如紐約時報的報刊上都可以看得到。
雖然在最初， “太陽天氣”和“磁天氣”被普遍認為是毫無關聯的， 但是發生在19世紀的兩件事情卻在促使著人們重新對這些詞彙進行思考。 第一個是Sabine在1852年提出的太陽黑子週期和地磁擾動之間的聯繫。 第二個則是1859年發生的空間天氣歷史上最為著名的“卡靈頓事件（Carrington event）”。 不幸中的萬幸， “卡靈頓事件”發生時， 人類整體科技較為落後， 並不像現在有這麼多的人造衛星和現代化的電力傳輸系統， 否則這次耀斑爆發對地球上的很多產業將會是毀滅性的破壞。 之後， 太陽物理和地磁學走的越來越近， 隨之而來的是新的產物的誕生。義大利的天文學家Giovanni Battista Donati記錄了1872年2月的極光爆發並且也在試圖尋找極光產生的物理機制，最重要的是他提出了“宇宙氣象學（cosmic meteorology）”這個嶄新的詞彙。緊接著他還試圖利用太陽和地球之間的電磁流來解釋地球上極光的產生。他不僅僅發明了“宇宙氣象學”這個詞彙，最重要的是他在當時就深入探討了目前空間天氣學關注的部分內容。不幸的是，Donati在一年後就去世了，沒有辦法再繼續推廣“宇宙氣象學”這一全新的概念。“宇宙氣象學”主要是通過法國天文學家Herve Faye的著作進入英語世界的，他在1874年寫對這一詞彙進行了描述。然而，他對於該詞彙的理解和Donati有所不同：他討論了太陽、月亮、行星對地球上氣象的影響【Faye，1874】。隨後的事情就有點讓人失望了，沒過多久，Donati 當時提出的“宇宙氣象學”就被淹沒在了傳統的氣象學之中，很多人認為“宇宙氣象學”就是研究太陽對地球輻射的變化規律。進入20世紀之後，慢慢的就沒有人再提及“宇宙氣象學”這一詞彙了。一直到1956年的時候，Lyman Spitzer提出了“星際氣象學（interstellar meteorology）”，雖然看似和Donati提出的“宇宙氣象學”較為相似，但是Spitzer更關心的是行星際介質，而不是現在空間天氣學所關心的日地關係。雖然在意義上產生了很大的分歧，但我們也應該感到萬幸，起碼終於有人提出類似的東西了（汗）。
2015年3月，風雲衛星觀測到的全球電子分佈圖，E2
那麼我們現在所說的空間天氣學又從何而來呢？1953年的Journal of Geography上刊登過一位初中教師Fred Hague所寫的科普文章。文章中設定了外星人訪問地球的場景，在討論外星人可能會問的問題時，他寫道:“既然我們已經習慣了空間天氣，那麼地球上的氣候適合我們嗎?”顯然，這篇文章並不會被相關從業者所閱讀到，所以雖然文章中提到了“空間天氣”這一詞彙，但是其並不具有對學術界的影響。
接下來事情終於步入了正軌（-_-||）。1957年，Science News Letter上一篇科學新聞快報文章中引用了天文學家Lyman Spitzer對星際介質的研究，並且對他當時的一些理論進行了一定程度上的解釋說明。緊接著1959年的一篇名為“Chart Space ‘Weather’”的文章討論了當時Explorer VI對於輻射帶的相關探測結果（1958-1959年範艾倫發現了地球輻射帶，所以地球輻射帶也被稱為“範艾倫帶”）。第三次出現是在1964年的Science News Letter上，文中提到“一些科學家，他們正試圖建立一個空間天氣局（space weather bureau），以便可以給宇航員提前預報太陽風暴”【 Wingo ，1964】。
地球輻射帶和VAP雙星（VAP）
在20世紀60年代，隨著衛星的發展，空間天氣這個詞還有另一個意義，特指運行在近地空間中為氣象預報服務的衛星（Space Weather Station）。除了這層意思之外，我們現在所說的空間天氣慢慢的出現在了相對主流的學術界和場所中。1964年，Robert White（美國氣象局局長）在一次會議上提出：“在科羅拉多州博爾德建立一個聯合小組，研究空間天氣預報的相關問題”【 Weather Bureau，1964】。這個當時這個名為SDFC（Space Disturbance Forecast Center）的機構正是目前大名鼎鼎的SWPC（Space Weather Prediction Center）的前身。幾乎同時，在1967年，空間天氣這個詞也出現在了沒成立多久的ESSA（Environmental Science Services Administration）的相關技術報告中，這個ESSA正是美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的前身【Georges，1967】。在公眾媒體方面，美聯社在這段時間曾經報導過如何利用火箭來探測空間天氣。1965年，Patrick Moore在BBC的一檔節目中也分項了關於空間天氣的故事。在Moore對天文學家Ken Fea的採訪的文字記錄中，Fea說：“‘空間天氣’這個有趣的短語是由一位美國科學家創造的。在太空時代之前，我們曾把同樣的話題稱為‘日地關係’”。20世紀60年代後期，空間天氣便被廣泛的應用起來了。
歷史上和“空間天氣”近似的術語（Cade W）
那麼，“空間天氣”這個詞彙的發明者究竟應該給誰呢？自19世紀中期以來，從術語和科學領域的發展來看，答案似乎都沒有那麼簡單。“太陽天氣（solar weather）”和“磁天氣（magnetic weather）”是和“空間天氣”特別類似的術語，但是這兩者分別都是目前空間天氣所關注內容的一部分，並不能代表真正意義上的“空間天氣”。上文中提到的義大利天文學家Donati是第一個給這個科學命名的人，但是“宇宙氣象學”和“空間天氣”之間似乎還有著細微的差別。Lyman Spitzer所說的星際氣象學似乎是Science News Letter上科技文章撰稿人的靈感來源，這位撰稿人提出了更為形象和準確的詞彙——空間天氣。那麼，這位撰稿人是誰呢？根據Walter Wingo（Science News Letter的發行人，Science Service的前編輯）的說法： “我認為‘空間天氣’的發明者是已故的Watson Davis。1957年還是Science News Letter編輯的他畢生致力於科普事業，經常會想出來一些便於大家傳播的詞彙”。
但是話又說回來，如果不是Donati英年早逝，我們現在很可能看到的並不是“空間天氣”，而是“宇宙氣象學”。
你認為是誰創造了“空間天氣”這一詞彙呢？ :D
參考文獻：
Cade W. The Origin of "Space Weather"[C]// NOAA Space Weather Workshop. 2015.
魏奉思. 空間天氣學[J]. 地球物理學進展, 1999, 14(S1):1-7.
魏奉思. 空間天氣學的基本問題[J]. 中國基礎科學, 2000(7):9-13.
Kane R P. The idea of Space Weather – A historical perspective[J]. Advances in Space Research, 2006, 37(6):1261-1264.
太陽活動對人類的影響，王章敏，中國氣象報，1991.
王勁松, 呂建永. 空間天氣[M]. 氣象出版社, 2010.
王水, 魏奉思. 中國空間天氣研究進展[C]// 紀念中國地球物理學會成立60周年專輯. 2007:1025-1029.
Herschel J F W S. Results of astronomical observations made during the years 1834, 5, 6, 7, 8, at the Cape of Good Hope; being the completion of a telescopic survey of the whole surface of the visible heavens, commenced in 1825[J]. London Smith Elder & Co.
Lockyer J N. The Recent Solar Eclipse[C]// Astronomy: Volume 2. Astronomy: Volume 2, 1970:230-233.
Ewing A. International Look at Earth[J]. The Science News-Letter, 1955, 67(3):42-43.
中國氣象局 國家空間天氣監測預警中心
隨之而來的是新的產物的誕生。義大利的天文學家Giovanni Battista Donati記錄了1872年2月的極光爆發並且也在試圖尋找極光產生的物理機制，最重要的是他提出了“宇宙氣象學（cosmic meteorology）”這個嶄新的詞彙。緊接著他還試圖利用太陽和地球之間的電磁流來解釋地球上極光的產生。他不僅僅發明了“宇宙氣象學”這個詞彙，最重要的是他在當時就深入探討了目前空間天氣學關注的部分內容。不幸的是，Donati在一年後就去世了，沒有辦法再繼續推廣“宇宙氣象學”這一全新的概念。“宇宙氣象學”主要是通過法國天文學家Herve Faye的著作進入英語世界的，他在1874年寫對這一詞彙進行了描述。然而，他對於該詞彙的理解和Donati有所不同：他討論了太陽、月亮、行星對地球上氣象的影響【Faye，1874】。隨後的事情就有點讓人失望了，沒過多久，Donati 當時提出的“宇宙氣象學”就被淹沒在了傳統的氣象學之中，很多人認為“宇宙氣象學”就是研究太陽對地球輻射的變化規律。進入20世紀之後，慢慢的就沒有人再提及“宇宙氣象學”這一詞彙了。一直到1956年的時候，Lyman Spitzer提出了“星際氣象學（interstellar meteorology）”，雖然看似和Donati提出的“宇宙氣象學”較為相似，但是Spitzer更關心的是行星際介質，而不是現在空間天氣學所關心的日地關係。雖然在意義上產生了很大的分歧，但我們也應該感到萬幸，起碼終於有人提出類似的東西了（汗）。2015年3月，風雲衛星觀測到的全球電子分佈圖，E2
那麼我們現在所說的空間天氣學又從何而來呢？1953年的Journal of Geography上刊登過一位初中教師Fred Hague所寫的科普文章。文章中設定了外星人訪問地球的場景，在討論外星人可能會問的問題時，他寫道:“既然我們已經習慣了空間天氣，那麼地球上的氣候適合我們嗎?”顯然，這篇文章並不會被相關從業者所閱讀到，所以雖然文章中提到了“空間天氣”這一詞彙，但是其並不具有對學術界的影響。
接下來事情終於步入了正軌（-_-||）。1957年，Science News Letter上一篇科學新聞快報文章中引用了天文學家Lyman Spitzer對星際介質的研究，並且對他當時的一些理論進行了一定程度上的解釋說明。緊接著1959年的一篇名為“Chart Space ‘Weather’”的文章討論了當時Explorer VI對於輻射帶的相關探測結果（1958-1959年範艾倫發現了地球輻射帶，所以地球輻射帶也被稱為“範艾倫帶”）。第三次出現是在1964年的Science News Letter上，文中提到“一些科學家，他們正試圖建立一個空間天氣局（space weather bureau），以便可以給宇航員提前預報太陽風暴”【 Wingo ，1964】。
地球輻射帶和VAP雙星（VAP）
在20世紀60年代，隨著衛星的發展，空間天氣這個詞還有另一個意義，特指運行在近地空間中為氣象預報服務的衛星（Space Weather Station）。除了這層意思之外，我們現在所說的空間天氣慢慢的出現在了相對主流的學術界和場所中。1964年，Robert White（美國氣象局局長）在一次會議上提出：“在科羅拉多州博爾德建立一個聯合小組，研究空間天氣預報的相關問題”【 Weather Bureau，1964】。這個當時這個名為SDFC（Space Disturbance Forecast Center）的機構正是目前大名鼎鼎的SWPC（Space Weather Prediction Center）的前身。幾乎同時，在1967年，空間天氣這個詞也出現在了沒成立多久的ESSA（Environmental Science Services Administration）的相關技術報告中，這個ESSA正是美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的前身【Georges，1967】。在公眾媒體方面，美聯社在這段時間曾經報導過如何利用火箭來探測空間天氣。1965年，Patrick Moore在BBC的一檔節目中也分項了關於空間天氣的故事。在Moore對天文學家Ken Fea的採訪的文字記錄中，Fea說：“‘空間天氣’這個有趣的短語是由一位美國科學家創造的。在太空時代之前，我們曾把同樣的話題稱為‘日地關係’”。20世紀60年代後期，空間天氣便被廣泛的應用起來了。
歷史上和“空間天氣”近似的術語（Cade W）
那麼，“空間天氣”這個詞彙的發明者究竟應該給誰呢？自19世紀中期以來，從術語和科學領域的發展來看，答案似乎都沒有那麼簡單。“太陽天氣（solar weather）”和“磁天氣（magnetic weather）”是和“空間天氣”特別類似的術語，但是這兩者分別都是目前空間天氣所關注內容的一部分，並不能代表真正意義上的“空間天氣”。上文中提到的義大利天文學家Donati是第一個給這個科學命名的人，但是“宇宙氣象學”和“空間天氣”之間似乎還有著細微的差別。Lyman Spitzer所說的星際氣象學似乎是Science News Letter上科技文章撰稿人的靈感來源，這位撰稿人提出了更為形象和準確的詞彙——空間天氣。那麼，這位撰稿人是誰呢？根據Walter Wingo（Science News Letter的發行人，Science Service的前編輯）的說法： “我認為‘空間天氣’的發明者是已故的Watson Davis。1957年還是Science News Letter編輯的他畢生致力於科普事業，經常會想出來一些便於大家傳播的詞彙”。
但是話又說回來，如果不是Donati英年早逝，我們現在很可能看到的並不是“空間天氣”，而是“宇宙氣象學”。
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中國氣象局 國家空間天氣監測預警中心