地磁暴带来低轨道大气密度快速增加

　　本次强地磁暴期间，高速太阳风带来大量的能量，通过焦耳加热和极光粒子沉降加热等方式不断加热地球大气，导致热层大气密度快速上升。低轨道航天器受到的拖曳力会突增，从而对航天器轨道运行产生极大的影响。

图1 地磁平静时期（左）和地磁暴时期的全球大气密度(右)

　　一般来说，在地磁平静时，太阳风携带的能量仅为太阳极紫外辐射的十分之一，但在地磁扰动期间，局部焦耳加热会带来十倍于极紫外辐射的能量或更多。此外，地磁暴期间，由于高纬焦耳加热和高能带电粒子沉降加热等的影响，导致极区大气首先被加热、膨胀上升，使得低层较密的大气被带到较高高度上，极区高层大气密度和成分发生很大的变化；同时在大气环流的共同作用下，这种变化被带到其它高度和经纬度上，从而引起全球高层大气增温，密度和成分发生变化。

图2 卫星轨道衰变示意图

　　根据大气模型计算结果，本次地磁暴期间，在350km轨道高度，全球平均大气密度大约上升了50%；在400km轨道高度，全球平均大气密度大约上升了60%；在450km轨道高度，全球平均大气密度大约上升了70%。

　　低轨道高度大气密度的快速上升，会导致该轨道高度的航天器受到的拖曳力迅速增大，从而影响其姿态和轨道衰变速度，航天器有可能迅速下降成百上千米，从而完全脱离预先设定的轨道路线。严重时，会影响到地面观测网对该航天器的跟踪情况，甚至会追踪不到航天器轨迹，造成航天器“丢失”。

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