第1章 绪论 1
1.1 空间天气业务的范畴 1
1.2 空间天气业务的需求分析 2
1.2.1 经济社会的需求 2
1.2.2 国家安全的需求 2
1.2.3 空间天气学及相关学科发展的需求 3
1.3 空间天气业务发展的紧迫性 3
1.3.1 空间天气灾害对人类的影响日益严重 3
1.3.2 国家对空间天气业务的需求日益迫切 4
1.3.3 业务能力和水平亟待提高 4
1.4 国内外空间天气业务发展状况 4
1.4.1 国外空间天气业务发展状况 4
1.4.2 国内相关单位的发展状态 6
1.4.3 国家空间天气监测预警中心的发展状况 7
1.4.4 业务和科学计划的衔接 7
1.4.5 空间天气业务发展存在的问题 7
1.5 空间天气业务的发展趋势 8
1.5.1 空间天气监测发展趋势 8
1.5.2 空间天气预报发展趋势 8
1.5.3 空间天气服务发展趋势 8
1.5.4 空间天气业务研究发展趋势 8
1.6 空间天气业务建设的原则和目标 9
1.6.1 基本原则 9
1.6.2 发展目标 9
1.7 我国空间天气业务布局及流程 10
1.7.1 空间天气业务布局 10
1.7.2 空间天气业务构架 12
1.7.3 国家级业务流程 12
第2章 空间天气因果链 14
2.1 太阳 14
2.1.1 太阳的基本结构 15
2.1.2 太阳活动与爆发 16
2.1.3 太阳活动周 21
2.2 太阳风 22
2.2.1 太阳风的起源 22
2.2.2 太阳风的结构和成分 23
2.2.3 宇宙线 30
2.3 地磁场 32
2.3.1 地磁场的基本形态与演化 32
2.3.2 地磁场扰动 36
2.4 磁层 39
2.4.1 磁层的基本形态 39
2.4.2 磁暴 41
2.4.3 亚暴 41
2.4.4 辐射带的形成和基本特征 42
2.5 电离层 43
2.5.1 电离层的形成 44
2.5.2 电离层的基本形态 45
2.5.3 电离层的变化性 46
2.5.4 电离层扰动 48
2.5.5 磁层-电离层耦合和极光 53
2.5.6 电离层与热层的耦合 55
2.6 中高层大气 56
2.6.1 中层大气 56
2.6.2 热层 56
2.6.3 中高层结构参数 57
2.6.4 热层大气的暴时响应 59
2.6.5 中层大气闪电 61
第3章 空间天气效应与服务 63
3.1 概述 63
3.2 航天器空间天气效应 65
3.2.1 卫星空间天气效应概述 66
3.2.2 空间辐射效应 67
3.2.3 高层大气效应 67
3.2.4 表面材料的化学损伤效应 68
3.2.5 地球磁场对姿态的影响 68
3.3 辐射效应机理 69
3.3.1 单粒子事件 69
3.3.2 总剂量效应 70
3.3.3 太阳电池辐射损伤 70
3.4 充放电效应 71
3.4.1 深层充放电效应 71
3.4.2 表面充电效应 71
3.4.3 空间等离子体致高电压太阳阵（HVSA）的电流泄漏效应 72
3.5 地磁场效应 72
3.6 空间碎片 73
3.6.1 空间碎片的来源及其影响 73
3.6.2 避免空间碎片危害的措施 73
3.6.3 碎片对地面系统的威胁 74
3.7 原子氧剥蚀效应 75
3.7.1 原子氧的形成和分布 75
3.7.2 原子氧的剥蚀作用 76
3.7.3 撞击掏蚀效应 77
3.8 航天员生物学效应 77
3.9 航空机组人员辐射效应 79
3.10 地面系统效应（管线GIC效应） 80
3.11 电离层效应 82
第4章 空间天气监测 83
4.1 空间天气监测的主要对象 83
4.1.1 太阳 83
4.1.2 行星际和磁层 85
4.1.3 电离层与中高层大气 86
4.2 天基监测 87
4.2.1 成像探测 87
4.2.2 粒子探测 97
4.2.3 主要业务探测卫星 101
4.3 地基监测 102
4.3.1 太阳监测 102
4.3.2 地磁场监测 105
4.3.3 宇宙线监测 106
4.3.4 中高层大气监测 106
4.3.5 电离层监测 112
4.3.6 组网监测 118
4.4 天地一体化监测 120
4.4.1 地基观测 120
4.4.2 天基观测 120
第5章 空间天气预报 122
5.1 预报要素与时效 122
5.1.1 太阳活动预报 122
5.1.2 行星际天气预报 122
5.1.3 磁层天气预报 123
5.1.4 电离层天气预报 123
5.1.5 中高层大气天气预报 123
5.2 预报方法和预报检验 123
5.2.1 统计预报 123
5.2.2 数值预报 124
5.2.3 预报检验 124
5.3 预报内容 127
5.3.1 太阳活动预报 127
5.3.2 行星际天气预报 129
5.3.3 磁层天气预报 135
5.3.4 电离层天气预报 138
5.3.5 中高层大气预报 140
5.4 美国的空间天气业务预报 142
5.4.1 空间天气机构和预报能力 142
5.4.2 目前美国主要的业务预报模式 142
第6章 空间天气灾害 146
6.1 灾害性空间天气 146
6.1.1 基本概念 147
6.1.2 主要类型 147
6.1.3 影响领域 147
6.2 空间天气灾害 150
6.2.1 基本概念 150
6.2.2 主要类型 150
6.3 空间天气灾害事例分析 150
6.3.1 航天安全 150
6.3.2 航空安全 152
6.3.3 通信、导航、定位故障 152
6.3.4 长距离管网系统故障 153
6.4 空间天气灾害防御 155
参考文献 156
附录1 国内空间天气地基监测仪器情况简表 162
附录2 名词缩略语 164