磁场与空间气象学

图4　太阳系行星际 磁场示意图

　　现代人类已进入空间时代，空间环境对人和生物等的影响已受到特别的关注，其中的空间气候如太阳风等便同太阳磁场和太阳系磁场有关密切的关系。前面已经讲到，太阳风是由太阳上的能量高的带电粒子如电子、质子等从太阳表面喷射到太阳外的太阳系空间甚至更远的空间。由于太阳风中粒子带有电荷，因此也将太阳磁场带入太阳系空间甚至更远的空间，形成太阳系行星空间的行星际磁场。图4中便是太阳系行星际磁场的方向。因为太阳风含有高能量带电粒子，这对于行星际中的空间飞行器，特别是对飞行器的人和生物等是有伤害的。因此对剧烈的太阳风的预报和预防是特别需要的。

　　如何预报剧烈的太阳风？因为太阳风是从太阳发射出来的带太阳磁场的高能量带电粒子，是太阳的磁活动，如太阳黑子和太阳耀斑等产生的。这就需要预报太阳的剧烈磁活动。太阳黑子和太阳耀斑是可以从太阳光观测出来的。光的传播速度是远高于高能带电粒子的运动速度的，因此只要观测到太阳黑子和太阳耀斑等剧烈活动的光信号，便可以预测和预报剧烈太阳风的时间。这样就可以对行星际空间将要发生的剧烈太阳风进行预测和预报了。当然这就需要更多和更深入地研究各种太阳磁活动、特别是剧烈太阳磁活动的产生机制和各种影响因素。

　　在太阳系行星系统中，许多行星的磁场都低于地球的磁场，但是太阳系中最大的行星木星的表面磁场却约为地球磁场的10倍。这是什么原因？进一步深入研究认识到，木星主要是由氢构成的，木星表面为氢气，木星内部压力增大，氢气转变为液态氢，再深入木星内部，压力更增大，液态氢又转变为固态氢。更深入木星内部后固态氢密度更增大，又从绝缘状态的氢转变为金属状态的氢。从物理学理论研究可知，金属氢还可能在一定条件下转变为超导体。如果木星内部存在电阻为零的超导氢，就会存在巨大的电流，并由此产生高的磁场。这样就可以说明木星为什么有较高的磁场。物理学理论研究还指出，金属氢还可能是一种高温高能燃料。这样就促进了关于金属氢的探索性研究。目前虽然在地球上还未研究出金属氢来，但是对木星磁场的测量和研究，以及由此引出的关于金属氢的推测却是引人注意的。