宇宙空間環境

宇宙空間環境與人類生活的近地空間環境相比，是十分嚴酷的。這裡以太陽系宇宙空間為例來說明。首先是超高度真空，但其間每立方厘米仍有0.1個氫原子和氫分子等物質構成的星際氣體。其次是極端溫度。受太陽光直接照射，可以產生極高溫度，那裡陽光耀眼；背向太陽光，則可以是接近絕對零度的低溫，那裡漆黑如墨。宇宙空間的高真空、極高和極低溫度，對航天器的設計和材料等提出很高的要求。

基本介紹

• 中文名：宇宙空間環境
• 學科：地質學-地質學總論、自然學
• 屬    於：物質世界

宇宙空間

太陽輻射吹過地球

宇宙線輻射和各種高能帶電粒子、電漿。除銀河宇宙線的高能帶電粒子因通量較低，對太空飛行器影響很小外，其它對太空飛行器的運行軌道、姿態、表面材料、內部器件及電位等都會產生顯著的影響。這些輻射和高能帶電粒子、等離體，大都與太陽和太陽活動有關，如太陽電磁輻射，包括從波長極短的γ射線、X射線、紫外線，經可見光(青、藍、綠、黃、橙、紅)到長波的紅外線和無線電波的整個電磁輻射；在太陽的光球層，周期性地產生太陽黑子活動，向外發射高能粒子，對航天活動威脅很大；在太陽的色球層，在靠近黑子群的地方，常常發生耀斑爆發，可釋放出 1030～1033爾格的能量，相當於 100億顆百萬噸級的氫彈爆炸，產生大量紫外線、X射線、γ射線和高能帶電粒子，對航天活動帶來巨大的威脅；在太陽的日冕層，常常產生冕洞，它像噴氣發動機的噴管一樣，不斷向外噴射高溫磁化的離子，在太陽黑子活動劇烈和耀斑爆發時最強烈，這些帶電粒子形成強勁的太陽風。最後，在太陽系空間還有微流星體和太空垃圾危害航天活動。

地球大氣層雖然延伸達 1000公里，但習慣上把 100公里以的空間叫太空或外層空間。（一個普通的氫氣球能在3個小時左右到達9萬英尺的高空，大概27400米的樣子！那裡很接近太空！）地球周圍的太空叫地球行星空間。

從3萬英尺高空看地球

太陽耀斑爆發時，引起地磁爆和擾亂電離層，損害太空飛行器和影響短波通信。

地球磁場俘獲太陽發出的高能粒子形成的地球內外輻射帶，對航天活動也有很大影響。

經處理的太陽照片爆發高能粒子

外空環境

人類活動進入大氣層以外的空間和地球鄰近的天體的過程中提出的新概念，也有人稱為空間環境。中國古代對宇宙一詞的解釋是：“宇”為上下四方，“宙”是古往今來。宇宙是無限的空間和時間。如今人類能夠觀測到的空間範圍已達一百多億光年的距離，能夠觸及的宇宙環境僅限於人和飛行器（人造衛星、探測器、太空梭等）在太陽系內飛行遇到的環境。隨著空間科學的發展，人在宇宙空間的活動範圍將不斷擴大，對宇宙環境的認識也將不斷發展。 現今人類能製造的飛行器（宇宙飛船）飛行速度能達到16.672km每秒，“旅行者”號，它的速度是每小時52000公里。就算用最快的速度飛到太陽系邊緣區域到要大約23年！到邊緣任然有很長一段路。

自古以來，人類一直在利用各種方法觀測宇宙，但人類進入宇宙空間進行探測和活動只是近二、三十年的事。1957年人造地球衛星發射成功；1961年載人衛星繞地球飛行；1962年發射金星探測器；1966年飛行器在月球表面軟著陸成功；1969年太空人登上月球，1972年飛行器在金星軟著陸，同年發射了第一個太陽系外空間的探測器；1975年帶生物的飛行器在火星軟著陸；1977年飛行器飛掠木星上空；1979年探測器飛過土星，飛向天王星、海王星、冥王星進行考察，還將飛離太陽系，進入更廣闊的領域。

迄今為止發射到地球上空的人造衛星

宇宙環境狀況

宇宙環境由廣漠的空間和存在其中的各種天體以及瀰漫物質組成。人類本身和所創造的飛行器接觸到的宇宙環境同人類生活所在的環境有極大的差異。地球周圍籠罩著密集的大氣，而行星際空間則幾乎是真空。月球表面沒有大氣；水星只有極稀薄的大氣；金星、木星有濃密的大氣層，但都缺氧而富含二氧化碳、氫、氦、甲烷和氨等，這些均屬還原性氣體。金星的大氣壓約為地球的90倍，而水星的大氣壓只有2×10-9毫巴，約低於地球 12個數量級。太陽表面有效溫度為5497℃。月球白晝溫度為 127℃，夜間為-183℃；水星白晝高達427℃,夜間降至-173℃；溫差都很大。金星有濃密的二氧化碳層造成的溫室效應，表面溫度為465～485℃。內行星表面存在少量的氣態水，外行星表面存在著大量固態水，月球沒有任何形態的水。到目前為止，除地球外，在太陽系內沒有發現任何生物。木星的質量最大，引力也最大，表面重力加速度為地球的2.64倍，月球為地球的1/6。

宇宙環境問題

宇宙環境對人類生存影響很大。太陽輻射是地球的光和熱的主要源泉。太陽輻射能量的變化會影響地球環境。如太陽黑子出現的數量同地球上的降水量有明顯的相關性。月球和太陽對地球的引力作用產生潮汐現象，並可引起風暴、海嘯等自然災害。太陽的短波紫外輻射對有機體的細胞質有損害作用，幸而大氣層對所有小於2900埃波長的紫外輻射有遮蔽作用。地球也受宇宙射線的影響。一些遺傳學家把地質時期的某些生物突變歸咎為這種離子輻射。但它在一般含量水平下對生物體的直接影響，至今尚不清楚。太陽輻射的紫外線、X射線的強度變化,會影響地球上的無線電短波通信。

隨著航天事業的發展，人類開始進入宇宙環境。飛行器在升空過程中,人體在超重的影響下,活動受阻，呼吸困難，血液循環減弱，並會引起精神失常，甚至死亡。飛行器進入軌道後，人處於失重狀態，不能自由支配自己的行動。神經系統失去平衡，會造成操作錯誤。在失重的影響下，尿中鈣含量增高。宇宙空間沒有空氣，聲音不能傳播，即使是相距很近，也不能對話。宇宙環境缺氧、低壓，充滿各種對人有害的高能宇宙射線，太空人必須穿宇宙服。宇宙環境雖有壯觀的太空星象使人感到新穎和興奮，但毫無人間氣息。

研究宇宙環境，是探索宇宙環境的各種自然現象及其發生的過程和規律，人類的空間活動同宇宙環境之間相互作用的關係，人和生物在空間飛行條件下的反應等，以便為星際航行、空間利用和資源開發提供科學依據。