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中國科學院國家空間科學中心
空間天氣學國家重點實驗室
“雲蓋看木秀，天空見藤盤”、“天空聞聖磬，瀑細落花巾”、“天空浮脩眉，濃綠畫新就”……不同於霧霾、沙塵暴，不同於摩天樓、飛機，在古人眼裡，天是蔚藍而空曠的。而在這天空之上，就是“太空”——極高的天空。
天空之上有“太空”
而在多數人的印象中，太空（宇宙空間，space）幾乎等於真空。浩瀚無際的宇宙，沒有空氣，沒有生命，甚至無所謂時間流逝，寧靜、虛無、永恆。但是，即使不去探討物理學上“絕對的真空”存在與否的問題，我們所處的宇宙空間是非常“充實”的。
除了肉眼可見的星球、碎石，太空中依然有塵埃、冰粒和氣體。例如，一些遙遠宇宙的星雲包含著大量密度很低的星際塵埃；彗星誕生的區域物質因為溫度低而凝結成冰；那些靠近太陽的彗星則會因加熱而揮發出氫、羥基、氧、硫、碳等各種物質；超新星爆發除了各種物質粒子，甚至能以移動的雲狀物質群形式釋放大量的鐵。
而我們的太陽，無時無刻不在向太空中釋放兩種東西：電磁輻射和粒子輻射。宇宙中其他的恆星莫不如此，這些電磁波和粒子散佈在太空中，互相碰撞並與磁場作用，達到平衡。
就以太陽為例，我們平時說的“太陽光”這樣的可見光，就是一種電磁能量的輻射，而太陽其實輻射所有波長的電磁波，例如x射線、極紫外射線等等，只是強度有大有小。太陽每秒鐘損失400萬噸的質量變為電磁輻射能量射向太空，而地球可以捕捉到的能量為其中的22億分之一。
不同波長的太陽光：除了我們看得見的還有我們看不見的
同時太陽還有粒子輻射，不僅爆發活動的時候有太陽宇宙射線（也叫太陽高能粒子，主要成分是質子、電子和其他原子核）甚至中子射線，平時所謂的“太陽風”，也是太陽大氣粒子在加熱加速等作用後向太空以每秒數百千米的速度“流淌”的現象。太陽風粒子的密度確實不高，在地球附近，每立方厘米只有幾個到幾十個粒子，而地球上的風的密度每立方厘米有2687億億個分子。
地球周圍的大氣越往高處越稀薄，高處幾乎只剩下氫、氧等元素的原子、離子，它們也會逃逸到太空，在地球周圍形成名為“等離子體層”的區域，密度比太陽風還是要高出上百倍的。
在這些物質粒子中間，磁場也是少不了的。地球周圍的粒子是由地球磁場束縛住的，並且在與太陽風的“對抗”中，正面可以到大概10倍地球半徑的太空中，背面可以伸展到上百倍地球半徑遠；而太陽風之類的等離子體當中會攜帶著太陽的磁場，也就是所謂的“磁凍結”，把磁場一起帶到太空中。
太陽風、地球磁場和地球等離子體區域
不僅其他遙遠星球的光和電磁波能不遠萬里來到地球（射電望遠鏡就為此存在），外太空名為宇宙射線的高能粒子流也會到來。來自太陽系外的天文物理產生的宇宙線是原宇宙線；這些原宇宙線會和星際物質作用產生衍生（二次）宇宙線。另外，太空中還有名為宇宙背景輻射的微波輻射，也稱為微波背景輻射，特徵是和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同，它的發現過程就是學者發現不管把天線指向哪個方向都會收到幾乎同樣強度的信號，也即是說，這種輻射真的是“充斥太空”的。
宇宙背景輻射圖
那麼，極端一些，偏遠的角落、稀薄粒子的中間，存在徹底的“空”的太空嗎？“測不準原理”、“量子漲落”等理論，都告訴我們，太空是“寧靜”不下來的。就像科學家測量真空中電子軌道的輕微抖動實驗一樣，純粹空間照樣可以隨機地產生少許能量，“起伏”、“湮滅”在太空中無時無刻不在上演。
不管宏觀宇宙還是微觀試驗，我們可以說，太空不空。也許有一天我們又會刷新認識，但不要害怕，正如黑格爾、恩格斯所謂的科學的“否定之否定”，我們就是在不斷髮現事實、糾正自己理論的過程中進步的。
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